Nommé pour le dieu nordique du tonnerre, le thorium est un élément argenté, brillant et radioactif qui a le potentiel comme alternative à l'uranium pour alimenter les réacteurs nucléaires.
Juste les faits
- Nombre atomique (nombre de protons dans le noyau): 90
- Symbole atomique (sur le tableau périodique des éléments): Th
- Poids atomique (masse moyenne de l'atome): 232,0
- Densité: 6,8 onces par pouce cube (11,7 grammes par cm cube)
- Phase à température ambiante: solide
- Point de fusion: 3182 degrés Fahrenheit (1750 degrés Celsius)
- Point d'ébullition: 8,654 F (4,790 C)
- Nombre d'isotopes naturels (atomes du même élément avec un nombre différent de neutrons): 1. Il existe également au moins 8 isotopes radioactifs créés dans un laboratoire.
- Isotopes les plus courants: Th-232 (100% de l'abondance naturelle)
Histoire
En 1815, Jöns Jakob Berzelius, un chimiste suédois, pensa pour la première fois qu'il avait découvert un nouvel élément terrestre, qu'il nomma thorium d'après Thor, le dieu nordique de la guerre, selon Peter van der Krogt, un historien néerlandais. En 1824, cependant, il a été déterminé que le minéral était en fait du phosphate d'yttrium;
En 1828, Berzelius a reçu un échantillon d'un minéral noir trouvé sur l'île de Løvø au large des côtes de la Norvège par Hans Morten Thrane Esmark, un minéralogiste norvégien. Le minéral contenait près de 60% d'un élément inconnu, qui prit le nom de thorium; le minéral a été nommé thorite. Le minéral contenait également de nombreux éléments connus, dont le fer, le manganèse, le plomb, l'étain et l'uranium, selon Chemicool.
Berzelius a isolé le thorium en mélangeant d'abord l'oxyde de thorium trouvé dans le minéral avec du carbone pour créer du chlorure de thorium, qui a ensuite été mis à réagir avec du potassium pour donner du thorium et du chlorure de potassium, selon Chemicool.
Gerhard Schmidt, un chimiste allemand, et Marie Curie, un physicien polonais, ont découvert indépendamment que le thorium était radioactif en 1898 à quelques mois d'intervalle, selon Chemicool. Schmidt est souvent crédité de la découverte.
Ernest Rutherford, un physicien néo-zélandais, et Frederick Soddy, un chimiste anglais, ont découvert que le thorium se désintègre à un taux fixe en d'autres éléments, également connu comme la demi-vie d'un élément, selon Los Alamos National Laboratory. Ce travail était essentiel pour approfondir la compréhension des autres éléments radioactifs.
Selon le laboratoire national Los Alamos, Anton Eduard van Arkel et Jan Handrik de Boer, tous deux chimistes néerlandais, ont isolé du thorium métallique de haute pureté en 1925.
Qui savait?
- À l'état liquide, le thorium a une plage de températures plus grande que tout autre élément, avec près de 5500 degrés Fahrenheit (3000 degrés Celsius) entre les points de fusion et d'ébullition, selon Chemicool.
- Le dioxyde de thorium a le point de fusion le plus élevé de tous les oxydes connus, selon Chemicool.
- Le thorium est à peu près aussi abondant que le plomb et au moins trois fois plus abondant que l'uranium, selon Lenntech.
- L'abondance de thorium dans la croûte terrestre est de 6 parties par million en poids, selon Chemicool. Selon le tableau périodique, le thorium est le 41e élément le plus abondant de la croûte terrestre.
- Le thorium est principalement extrait en Australie, au Canada, aux États-Unis, en Russie et en Inde, selon la Minerals Education Coalition.
- Des traces de thorium se trouvent dans les roches, le sol, l'eau, les plantes et les animaux, selon l'Environmental Protection Agency des États-Unis (EPA).
- Des concentrations plus élevées de thorium se trouvent généralement dans des minéraux tels que la thorite, la thorianite, la monazite, l'allanite et le zircon, selon le Los Alamos National Laboratory.
- L'isotope le plus stable du thorium, le Th-232, a une demi-vie de 14 milliards d'années, selon l'EPA.
- Selon Los Alamos, le thorium est créé dans les noyaux des supernovae puis dispersé à travers la galaxie lors des explosions.
- Le thorium était utilisé depuis 1885 dans les manchons à gaz, qui fournissent la lumière dans les lampes à gaz, selon Los Alamos. En raison de sa radioactivité, l'élément a été remplacé par d'autres éléments de terres rares non radioactifs.
- Le thorium est également utilisé pour renforcer le magnésium, enrobant le fil de tungstène dans les équipements électriques, en contrôlant la taille des grains de tungstène dans les lampes électriques, les creusets à haute température, dans les verres, dans les lentilles des appareils photo et des instruments scientifiques, et est une source d'énergie nucléaire, selon Los Alamos.
- Selon Chemicool, les autres utilisations du thorium comprennent les céramiques résistantes à la chaleur, les moteurs d'avion et les ampoules électriques.
- Selon Lenntech, le thorium a été utilisé dans les dentifrices jusqu'à ce que des dangers de radioactivité soient découverts.
- Le thorium et l'uranium sont impliqués dans le chauffage de l'intérieur de la Terre, selon la Minerals Education Coalition.
- Selon Lenntech, une exposition excessive au thorium peut entraîner une maladie pulmonaire, un cancer du poumon et du pancréas, altérer la génétique, une maladie du foie, un cancer des os et un empoisonnement aux métaux.
Les recherches en cours
De nombreuses recherches sont en cours sur l'utilisation du thorium comme combustible nucléaire. Selon un article de la Royal Society of Chemistry, le thorium utilisé dans les réacteurs nucléaires présente de nombreux avantages par rapport à l'uranium:
- Le thorium est trois à quatre fois plus abondant que l'uranium.
- Le thorium est plus facilement extrait que l'uranium.
- Les réacteurs au fluorure de thorium liquide (LFTR) ont très peu de déchets par rapport aux réacteurs alimentés à l'uranium.
- Les LFTR fonctionnent à la pression atmosphérique au lieu de 150 à 160 fois la pression atmosphérique actuellement nécessaire.
- Le thorium est moins radioactif que l'uranium.
Selon un article publié en 2009 par des chercheurs de la NASA, Albert J.Juhasz, Richard A. Rarick et Rajmohan Rangarajan, des réacteurs au thorium ont été développés au Oak Ridge National Laboratory dans les années 1950 sous la direction d'Alvin Weinberg pour soutenir des programmes d'avions nucléaires. Le programme s'est arrêté en 1961 au profit d'autres technologies. Selon la Royal Society of Chemistry, les réacteurs au thorium ont été abandonnés car ils ne produisaient pas autant de plutonium que les réacteurs à uranium. À cette époque, le plutonium de qualité militaire, ainsi que l'uranium, étaient une marchandise brûlante en raison de la guerre froide.
Le thorium lui-même n'est pas utilisé pour le combustible nucléaire, mais il est utilisé pour créer l'isotope artificiel d'uranium uranium-233, selon le rapport de la NASA. Le thorium-232 absorbe d'abord un neutron, créant du thorium-233, qui se désintègre en protactium-233 en environ quatre heures. Le protactium-233 se désintègre lentement en uranium-233 en une dizaine de mois. L'uranium-233 est ensuite utilisé dans les réacteurs nucléaires comme combustible.
