Torium-232
| Maklumat umum | |
|---|---|
| Simbol | 232Th |
| Nama | torium-232, 232Th, Th-232 |
| Proton (Z) | 90 |
| Neutron (N) | 142 |
| Data nuklid | |
| Kelimpahan semula jadi | 99.98%[1] |
| Separuh hayat (t1/2) | 1.40×1010 tahun[1] |
| Jisim isotop | 232.0380536[2] Da |
| Spin | 0+ |
| Isotop induk | 236U (&alfa;) 232Ac (β−) |
| Hasil reput | 228Ra |
| Mod pereputan | |
| Mod pereputan | Tenaga pereputan (MeV) |
| Pereputan alfa | 4.0816[3] |
| Isotop torium Jadual nuklid lengkap | |
Torium-232 (232
Th ) ialah isotop utama torium yang wujud secara semula jadi, dengan kelimpahan relatif 99.98%. Ia mempunyai jangka separuh hayat 14.0 bilion tahun, yang menjadikannya isotop torium yang paling lama untuk wujud. Ia mereput melalui pereputan alfa kepada radium-228; rantaian pereputannya tamat pada plumbum-208 yang stabil.
Torium-232 merupakan bahan subur; ia boleh menangkap neutron untuk membentuk torium-233, yang kemudiannya mengalami dua pereputan beta berturut-turut kepada uranium-233 yang merupakan bahan fisil. Oleh itu, ia telah digunakan dalam kitaran bahan api torium dalam reaktor nuklear; pelbagai prototaip reaktor bahan api torium telah direka bentuk. Walau bagaimanapun, sehingga 2024, bahan api torium belum digunakan secara meluas untuk kuasa nuklear berskala komersial.
Kejadian semula jadi
[sunting | sunting sumber]Jangka separuh hayat torium-232 (14 bilion tahun) adalah lebih daripada tiga kali umur Bumi; maka torium-232 wujud dalam alam semula jadi sebagai nuklid primordial. Isotop torium lain wujud di alam semula jadi dalam kuantiti yang jauh lebih kecil sebagai produk perantaraan dalam rantaian pereputan uranium-238, uranium-235, dan torium-232.
Beberapa mineral yang mengandungi torium termasuk apatit, sfena, zirkon, allanit, monazite, piroklor, torit, dan xenotim.[4]
Pereputan [1]
[sunting | sunting sumber]Torium-232 mempunyai jangka separuh hayat 14 bilion tahun; ia sendiri merupakan pemancar alfa yang tulen secara asas dengan produk pereputan pertamanya radium-228. Namun ia sendiri tidak stabil; dan membawa kepada rantaian pereputan yang dikenali sebagai siri torium yang berakhir pada plumbum-208 yang stabil. Perantaraan dalam rantaian pereputan torium-232 semuanya pendek jangka hayat; produk pereputan perantaraan yang paling lama hidup ialah radium-228 dan torium-228, dengan masing-masing mempunyai jangka separuh hayat 5.75 tahun dan 1.91 tahun. Semua yang lain mempunyai jangka separuh hayat di bawah empat hari. Tiada cabang kecil dalam rantaian ini, dan ia berlangsung seperti yang ditunjukkan:
![{\displaystyle {\begin{array}{l}{}\\{\ce {^{232}_{90}Th->[\alpha ][1.40\times 10^{10}\ {\ce {y}}]{^{228}_{88}Ra}->[\beta ^{-}][5.75\ {\ce {y}}]{^{228}_{89}Ac}->[\beta ^{-}][6.15\ {\ce {h}}]{^{228}_{90}Th}->[\alpha ][1.9125\ {\ce {y}}]{^{224}_{88}Ra}->[\alpha ][3.632\ {\ce {d}}]{^{220}_{86}Rn}}}\\{\ce {^{220}_{86}Rn->[\alpha ][55.6\ {\ce {s}}]{^{216}_{84}Po}->[\alpha ][0.144\ {\ce {s}}]{^{212}_{82}Pb}->[\beta ^{-}][10.627\ {\ce {h}}]{^{212}_{83}Bi}}}{\begin{Bmatrix}{\ce {->[64.06\%\beta ^{-}][60.55\ {\ce {min}}]{^{212}_{84}Po}->[\alpha ][294.4\ {\ce {ns}}]}}\\{\ce {->[35.94\%\alpha ][60.55\ {\ce {min}}]{^{208}_{81}Tl}->[\beta ^{-}][3.053\ {\ce {min}}]}}\end{Bmatrix}}{\ce {^{208}_{82}Pb}}\end{array}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/6791d8e6491687915b85cad2ca5a3cde25a45857)
Atau sama dalam bentuk jadual:
| Nuklid | Mod pereputan | Separuh hayat ( a = tahun) |
Tenaga dikeluarkan MeV |
Produk
pereputan |
|---|---|---|---|---|
| 232 Th | α | 1.40 ×1010 a | 4.082 | 228 Ra |
| 228 Ra | β − | 5.75 a | 0.046 | 228 Ac |
| 228 Ac | β − | 6.15 jam | 2.123 | 228 Th |
| 228 Th | α | 1.9125 a | 5.520 | 224 Ra |
| 224 Ra | α | 3.632 h | 5.789 | 220 Rn |
| 220 Rn | α | 55.6 s | 6.405 | 216 Po |
| 216 Po | α | 0.144 s | 6.906 | 212 Pb |
| 212 Pb | β − | 10.627 j | 0.569 | 212 Bi |
| 212 Bi | β − 64.06% α 35.94% |
60.55 min | 2.252 6.207 |
212 Po 208 Tl |
| 212 Po | α | 294.4 ns | 8.954 | 208 Pb |
| 208 Tl | β − | 3.053 min | 4.999 | 208 Pb |
| 208 Pb | stabil |
Mod pereputan yang jarang berlaku
[sunting | sunting sumber]Walaupun torium-232 utamanya sebagai pereput alfa, ia juga mengalami mod pembelahan spontan setiap 1.1 ×10-9% daripada masanya, dengan mod terlama berjangka separuh hayat separa 1.3 ×1021 tahun. Pereputan beta berganda menjadi uranium-232 juga secara teorinya boleh berlaku, tetapi belum dapat diperhatikan.
Penggunaan dalam tenaga nuklear
[sunting | sunting sumber]Torium-232 bukanlah bahan fisil; oleh itu ia tidak boleh digunakan secara langsung sebagai bahan api dalam reaktor nuklear. Walau bagaimanapun, 232
Th merupakan bahan subur: ia boleh menangkap neutron untuk membentuk 233
Th yang mengalami pereputan beta dengan separuh hayat 21.8 minit hingga menjadi 233
Pa, kemudian satu lagi proses dengan separuh hayat 27 hari untuk membentuk bahan fisil 233
U.[5]
Satu kelebihan potensi kitaran bahan api nuklear berasaskan torium ialah torium adalah tiga kali lebih banyak daripada uranium, yakni bahan api semasa untuk reaktor nuklear komersial. Ia juga lebih sukar untuk menghasilkan bahan yang sesuai untuk senjata nuklear daripada kitaran bahan api torium berbanding kitaran bahan api uranium. Beberapa reka bentuk yang dicadangkan untuk reaktor nuklear berbahan api torium termasuklah reaktor garam cair dan reaktor neutron pantas. Walaupun reaktor nuklear berasaskan torium telah dicadangkan sejak tahun 1960-an dan beberapa reaktor prototaip telah dibina, terdapat sedikit kajian tentang kitaran bahan api torium berbanding kitaran bahan api uranium yang lebih mantap; kuasa nuklear berasaskan torium tidak melihat penggunaan komersial berskala besar setakat 2024. Namun begitu, beberapa negara seperti India telah giat mengejar kuasa nuklear berasaskan torium.[5]
Rujukan
[sunting | sunting sumber]- ^ a b c Kondev, F. G.; Wang, M.; Huang, W. J.; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "The NUBASE2020 evaluation of nuclear properties" (PDF). Chinese Physics C. 45 (3): 030001. doi:10.1088/1674-1137/abddae.
- ^ Wang, Meng; Huang, W.J.; Kondev, F.G.; Audi, G.; Naimi, S. (2021). "The AME 2020 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs and references*". Chinese Physics C. 45 (3): 030003. doi:10.1088/1674-1137/abddaf.
- ^ National Nuclear Data Center. "NuDat 3.0 database". Brookhaven National Laboratory. Dicapai pada 19 Feb 2022.
- ^ "Thorium". usgs.gov. Dicapai pada 19 Feb 2022.
- ^ a b "Thorium - World Nuclear Association". World Nuclear Association. Dicapai pada 19 Feb 2022.