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世界各国已探明的独居石储量达几百万吨。随着各国对钍矿的勘探力度的加大,钍的探明储量也在一直增加。截至2000年,全世界独居石产量约78万吨。独居石的主要生产国是:澳大利亚、印度、巴西、马来西亚、南非、泰国、中国等,这些国家的独居石产量占世界独居石总产量的90%以上。曾进行过钍矿勘查和有过钍矿记载的国家有40多个。已经过钍资源量经济评估的国家有20余个,钍资源较多的前7个国家是巴西、土耳其、加拿大、美国、印度、埃及和挪威,这7个国家的资源量占世界已探明总资源量的80%以上,其中巴西是最大的钍资源国,其资源量约占世界探明总资源量的1/3,其次是土耳其(约占20%),加拿大(约占10%)和美国(约占9%)。
2008年,国际原子能机构(IAEA)与核能源署(NEA)共同发表了一篇报告,指出了最新的钍资源分布情况。报告中写道,美国的钍探明储量已飙升至大约40万吨、土耳其为34.4万吨、印度为31.9万吨。我国钍资源比较丰富,据不完全统计,20多个省和地区都已发现具有相当数量的钍资源。
2005年中国科学院院士徐光宪等15位两院院士公开的资料显示,内蒙古白云鄂博矿区“钍”储量约为22万吨,占全国“钍”储量28.6万吨的77.3%。杜有录表示,包钢的生产中没有用到“钍”矿,致使“钍”大量留在尾矿中。包钢尾矿坝内的“钍”矿储量,截至2010年底,应当达到9万吨左右。
thorium(Ⅳ) hydroxide;thorium tetrahydroxide ,分子式:Th(OH)4 ,CAS号:性质:白色固体粉末。不溶于水、碱和氢氟酸。溶于无机酸。溶于稀硫酸。新鲜制得的溶于碳酸钠、碳酸铵、柠檬酸钠及酒石酸钾钠溶液。加热分解,灼烧生成氧化钍。有放射性。钍盐与烧碱或浓氨水作用可得胶体氢氧化钍(Ⅳ)沉淀,再经提纯、干燥制得。由硝酸钍溶液与草酸反应生成草酸钍沉淀,再与氢氧化钠反应制得。用于制取各种钍盐的原料和试剂,主要是氟化钍(ThF4),用于核燃料工业。
thorium nitrate: 钍的硝酸盐。化学式Th(NO3)4· 4H2O。无色晶体,工业品为白色;约含二氧化钍48~50%;极易溶于水和乙醇,微溶于丙酮和乙醚,溶液呈酸性反应。相对密度 2.80。有毒,半数致死量(大鼠,静脉)84mg/kg。有强氧化性。与有机物摩擦或撞击能引起燃烧或爆炸。有 放射性。无水物在500℃分解为二氧化钍。硝酸钍可由硫酸法或烧碱法分解独居石制得。大量用于制作汽灯纱罩、测定氟,也用于制二氧化钍和金属钍,还用于化学合成、电真空、耐火材料等方面。危险特性:
燃烧性:助燃
自燃温度(℃):引燃温度(℃):无意义
危险特性:放射性物品。受高热分解,产生有毒的氮氧化物。燃烧(分解)
产物:氮氧化物。
稳定性:稳定
聚合危害:不能出现
禁忌物:易燃或可燃物。
灭火方法:水、二氧化碳。
接触限值:中国MAC:未制订标准前苏联MAC:未制订标准美国TLV—TWA:
侵入途径:吸入食入
健康危害:钍和钍离子有放射性作用。钍及其化合物职业中毒未见报道。狗短期吸入硝酸钍76mg/m3出现呕吐和嗽,未见其他中毒症状。
急救:
皮肤接触:脱去污染的衣着,用肥皂水和大量流动清水彻底冲洗。就医。眼睛接触:立即翻开上下眼睑,用流动清水或
生理盐水冲洗。就医。
吸入:脱离现场至空气新鲜处。立即送放射病专科医院或门诊就医。
食入:用水漱口,立即送放射病专科医院或门诊就医。
防护措施: 工程控制:密闭操作,局部排风。
呼吸系统防护:空气中浓度较高时,应该佩戴防毒口罩。必要时建议佩戴自给式呼吸器。
眼睛防护:戴防辐射面具。
防护服:穿抗辐射防护服。
手防护:戴抗辐射手套。
其他:工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作后,淋浴更衣。
泄漏处置:隔离泄漏污染区,周围设警告标志,切断火源。应急处理人员戴好防毒面具,穿厂商特别推荐的化学防护服(完全隔离)。不要直接接触泄漏物,转移未破损的包装,按放射物品作特殊处理。如果大量泄漏,与有关技术部门联系,确定清除方法。
2007年11月19日,新华社据法国《世界报》报道,印度目前正指望以钍为新型核燃料 。报道称,印度不久后将建造一座以钍为燃料的原型重水反应堆,从而为民用核能开辟一条新路。首座负有商业使命的这种反应堆将于2020年投入使用。印度是世界上考虑以钍替代传统核燃料铀和钚的少数几个国家之一。以钍为核燃料有许多好处。钍产生的放射性废料比铀少50%,而可使用的储量则高得多。譬如,印度钍蕴藏量约为29万吨,占全球钍资源蕴藏量的四分之一,而铀蕴藏量仅为7万吨。此外,按目前的消费速度,全球已探明铀资源将在50年至70年内耗尽(除非采用增殖反应堆)。
报道指出,印度要满足国内不断增长的能源需求,只有转向钍。印度打算在2050年将核能在电力生产中所占比重提高到25%,而目前这一比例仅为3.7%。但印度缺少铀资源。因此,钍将很可能成为印度能源独立的新型燃料。印度导弹之父、前总统阿卜杜勒·卡拉姆上月证实:“印度的想法是要靠钍反应堆走向独立自主。”据报道,印度珀珀尔原子研究中心一位负责人说:“到2020年,印度将是世界上唯一用钍大规模生产核能的国家。”美国熔岩星资源公司也相信钍大有发展前途。该公司最近在美国收购了一家钍矿,希望成为未来钍矿市场的巨头。
1815年,贝齐里乌斯从事分析瑞典法龙(Fahlum)地方出产的一种矿石,发现一种新金属氧化物和锆的氧化物很相似。他用古代北欧雷神Thor命名这一新金属为throine(钍),给出它的拉丁名称 thorium和元素符号Th。由于贝齐里乌斯是当时化学界的权威,所以 化学家们都承认了它。可是,贝齐里乌斯在10年后发表文章说,那个称为thorine的新金属不是新的,含它的矿石只是钇的磷酸盐。他自己撤销了对钍的发现。
到1828年,贝齐里乌斯分析了另一种矿石,是由挪威南部勒峰(L?v?n)岛上所产的黑色花岗石中找到的,发现其中有一种当时未知的元素,仍用thorine命名它。现在明确,这种矿石的主要成分是硅酸钍ThSiO4。因此钍是先被命名后被发现的。
钍在元素周期表中属于锕系,列入稀土元素族中。钍的氧化物和其他稀土元素的氧化物一样,很难还原,虽然贝齐里乌斯曾利用金属钾和氟化钍钾作用,获得不纯的金属钍。
K2ThF6 + 4K → 6KF + Th
只要后来用电解的方法才获得较纯的钍。
元素符号:Th 英文名:Thorium 中文名:钍
相对原子质量:0 常见化合价:+4 电负性:0
外围电子排布:6d2 7s2 核外电子排布:2,8,18,32,18,10,2
228[1.91y] Th-229[7340y] Th-230[75400y] Th-231[1.06d] Th-232(放 α[14000000000y]) Th-233[22.3m] Th-234[24.1d]
电子亲合和能:0 KJ·mol-1
第一电离能:0 KJ·mol-1 第二电离能:0 KJ·mol-1 第三电离能:0 KJ·mol-1
单质密度:11.72 g/cm3 单质熔点:1750.0 ℃ 单质沸点:4790.0 ℃
原子半径:0 埃 离子半径:1.05(+4) 埃 共价半径:0 埃
常见化合物:
发现人:贝采里乌斯 时间:1828 地点:瑞典
名称由来:
得名于古代北欧神话中雷神托尔的名字“Thor”。
元素描述:沉重的灰色放射性金属,柔软而富有延展性。
元素来源:
见于独居石和钍石等各种矿物中。
元素用途:
用于制造高强度合金与紫外线光电管。钍还是制造高级透镜的常用原料。用中子轰击钍可以得到一种核燃料--铀233。
钍元素原子量为212到236的同位素均已被发现
钍一般用来制造合金,提高金属强度;和煤气灯的白热纱罩。钍所储藏的能量,比铀、煤、石油和其他燃料总和还要多许多,是一种极有前途的能源。还可用于制造高强度合金与紫外线光电管。钍还是制造高级透镜的常用原料。用中子轰击钍可以得到一种核燃料——铀233。
天然钍测定方法测定限为1×10**-8g/g 灰。天然铀测定限为乙酸乙酯萃取-荧光计法2×10**-8g/g灰;三烷基氧膦(TRPO)苯取-荧光计法1×10**-7g/g灰;N235萃取-分光光度法1.5×10**-8g/g灰;目视荧光法4×10**-7g/g灰;激光荧光法为2.5×10**-8g/g灰。
1815年,贝齐里乌斯从事分析瑞典法龙(Fahlum)地方出产的一种矿石,发现一种新金属氧化物和锆的氧化物很相似。他用古代北欧雷神Thor命名这一新金属为thro ine(钍),给出它的拉丁名称 thorium和元素符号Th。由于贝齐里乌斯是当时化学界的权威,所以化学家们都承认了它。可是,贝齐里乌斯在10年后发表文章说,那个称为thorine的新金属不是新的,含它的矿石只是钇的磷酸盐。他自己撤销了对钍的发现。
1828年,贝齐里乌斯分析了另一种矿石,是由挪威南部勒峰(L?v?n)岛上所产的黑色花岗石中找到的,发现其中有一种当时未知的元素,仍用thorine命名它。现在明确,这种矿石的主要成分是硅酸钍ThSiO4。因此钍是先被命名后被发现的。钍在元素周期表中属于锕系,列入稀土元素族中。钍的氧化物和其他稀土元素的氧化物一样,很难还原,虽然贝齐里乌斯曾利用金属钾和氟化钍钾作用,获得不纯的金属钍。K2ThF₆ + 4K → 6KF + Th,只要后来用电解的方法才获得较纯的钍。
1815年,贝齐里乌斯从事分析瑞典法龙(Fahlum)地方出产的一种矿石,发现一种新金属氧化物和锆的氧化物很相似。他用古代北欧雷神Thor命名这一新金属为throine(钍),给出它的拉丁名称 thorium和元素符号Th。由于贝齐里乌斯是当时化学界的权威,所以化学家们都承认了它。可是,贝齐里乌斯在10年后发表文章说,那个称为thorine的新金属不是新的,含它的矿石只是钇的磷酸盐。他自己撤销了对钍的发现。
到1828年,贝齐里乌斯分析了另一种矿石,是由挪威南部勒峰岛上所产的黑色花岗石中找到的,发现其中有一种当时未知的元素,仍用thorine命名它。现在明确,这种矿石的主要成分是硅酸钍ThSiO₄。因此钍是先被命名后被发现的。钍元素以化合物的形式存在于矿物内(例如独居石和钍石),通常与稀土金属连系在一起,主要作为质量数为232的同位素。
钍为银白色金属,长期暴露在大气中渐变为灰色。质较软,可锻造。熔点1750°C,沸点4790°C,密度11.72克/厘米³。在1400℃以下原子排列成面心立方晶体;当加热达到此温度时,便改为体心立方晶体。
钍的化学性质活泼,不溶于稀酸和氢氟酸,但溶于发烟的盐酸、硫酸和王水中。硝酸能使钍纯化。苛性碱对它无作用。高温时可与卤素、硫、氮作用。放射性元素,半衰期约为1.4×10¹⁰年。所有钍盐都显示出+4价。在化学性质上与锆、铪相似。除惰性气体外,钍能与所有非金属元素作用,生成二元化合物;室温下与空气和水的反应缓慢,加热后反应迅速。钍是高毒性元素,经过中子轰击,可得铀233,因此它是潜在的核燃料。
钍
英文名:thorium
CAS号:7440-29-1
元素原子量:232.03806⑵
元素类型:金属、稀土金属
原子序数:90
原子体积:(立方厘米/摩尔)
⒚9
元素在海水中的含量:(ppm)
⒐2
元素在太阳中的含量:(ppm)
0.0003
氧化态:
Main Th+4 Other Th+2,Th+3
元素符号:Th
元素中文名称:钍
元素英文名称:Thorium
相对原子质量:232.03806⑵
核内质子数:90
核外电子数:90
核电荷数:90
电离能 (kJ /mol)
M - M⁺ 587
M⁺ - M²⁺ 1110
M2⁺ - M3⁺ 1978
M3⁺ - M4⁺ 2780
质子质量:1.5057E-25
质子相对质量:90.63
所属周期:7
所属族数:ⅢB
摩尔质量:180
氢化物:
氧化物:ThO₂
最高价氧化物:ThO₂
密度:11.72g/cm³
熔点:1750.0
沸点:4790.0
外围电子层排布:6d² 7s²
核外电子排布:2,8,18,32,18,10,2
晶体结构:晶胞为面心立方晶胞,每个晶胞含有4个金属原子。
晶胞参数:
a = 508.42 pm
b = 508.42 pm
c = 508.42 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 90°
颜色和状态:灰色金属
原子半径:
常见化合价+4
发现人:贝采里乌斯
发现时间和地点:1828 瑞典
以化合物的形式存在于矿物内(例如独居石和钍石),通常与稀土金属连系在一起,主要作为质量数为232的同位素,半衰期为1.39×10¹⁰ 年,放射出α粒子而形成新钍1
元素用途:经过中子轰击,可得铀233,因此它是潜在的核燃料。
工业制法:
实验室制法:
其他化合物:
扩展介绍:一种放射性金属元素,灰色,质地柔
发现人:贝齐利乌斯(J.J.Berzelius) 发现年代:1828年
发现过程:
1828年由贝齐利乌斯(J.J.Berzelius)发现的。
钍:密度11.72克/厘米³。熔点约1750℃,沸点约4790℃。在1400℃以下原子排列成面心立方晶体;当加热达到此温度时,便改为体心立方晶体。银白色金属,长期暴露在大气中渐变为灰色。 质较软,可锻造。不溶于稀酸和氢氟酸,但溶于发烟的盐酸、硫酸和王水中。硝酸能使钍纯化。苛性碱对它无作用。高温时可与卤素、硫、氮作用。放射性元素,半衰期约为1.4×10¹⁰年。所有钍盐都显示出+4价。在化学性质上与锆、铪相似。
钍是一种放射性的四价金属元素,以化合物的形式存在于矿物内(例如独居石和钍石),通常与稀土金属连系在一起,主要作为质量数为232的同位素,半衰期为1.39×10¹⁰ 年,放射出α粒子而形成新钍1 [thorium]——元素符号Th,钍外围电子排布是6d2 7s2,核外电子排布为2,8,18,32,18,10,2。同位素及放射线有Th-226[30.6m]、 Th-227[18.72d]、 Th-228[1.91y] 、Th-229[7340y]、 Th-230[75400y] 、Th-231[1.06d]、 Th-232(放 α[14000000000y])、 Th-233[22.3m]、 Th-234[24.1d]。
钍
拼音:tǔ 繁体字:钍
部首:钅,部外笔画:3,总笔画:8 ; 繁体部首:金,部外笔画:3,总笔画:11
五笔86&98:QFG 仓颉:XCG
笔顺编号:31115121 四角号码:84710 Unicode:CJK 统一汉字 U+948D
基本字义
● 钍
(钍)
tǔㄊㄨˇ
◎ 一种放射性金属元素,灰色,质地柔软,经过中子轰击,可得铀233,因此它是潜在的核燃料。
汉英互译
◎ 钍
thorium
English
◎ thorium
详细字义
◎ 钍
钍 tǔ
〈名〉
一种放射性的四价金属元素,以化合物的形式存在于矿物内(例如独居石和钍石),通常与稀土金属连系在一起
主要作为质量数为232的同位素,半衰期为1.39×10¹⁰ 年,放射出α粒子而形成新钍1 [thorium]——元素符号Th
CAS号 7440-29-1
EINECS号 231-139-7
Th--226半衰期 30.9分钟
Th--227半衰期 18.718天
Th--228半衰期1.1913年
Th--229半衰期7.340千年
Th--230半衰期77千年
Th--231半衰期 25.520小时
Th--232半衰期 1.4050E+10年
Th--233半衰期 22.30分钟
Th--234半衰期 24.10天
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室外消火栓分布情况
室外消火栓分布情况 具体位置: 4#商务楼北一个, 4#商务楼商铺东边一个, 4#楼前停车场南边马路一个, 4#楼西 北角一个。 30幢商铺东面一个, 30幢商铺东面(消防,喷淋结合器各一对) 。 28幢外围东北角一个。 西门岗亭旁边一个。 33幢三单元前一个。 31幢西单元草坪一个,北边一个。 财汇中心 2号门旁边一对(喷淋结合器) 。 财汇中心 1号旁边(消防结合器)一对。 康庄南路民生银行前一个。 康庄南路 124号(喷淋接合器)一对。 康庄南路 110号前一个。 财汇中心 31号前一个。 财汇中心 29号停车场前人行道一个。 康庄南路人行道旁边一共四个。 南门地下车库入口右边(消防接合器)一对。 室外地上消火栓共 18个,不含消防接合器 3对,喷淋结合器 3对。 报警阀间具体位置: 5#楼办公室地下室电梯旁边。 1#楼地下室 42号车位对面报警阀间。 3#楼地下室防空洞内报警阀间。
工业制取方法有金属热还原法和熔盐电解法两种。还原所得粗钍纯度一般为99.5%,可用于制取合金等。
金属热还原法2100433B
在三种易裂燃料铀233、铀235、钚239中,只有铀235是天然存在,且在一般的轻水式反应炉(light water reactor,LWR)须使用低浓缩铀(2~5%),而铀233、钚239则分别由钍232、铀238吸收一中子后转化而来,图一表示了232Th转化成233U的过程。
在转化过程中,最主要的是:
此转化的最大优点在于钍矿中,钍全以钍232存在,很少有别的同位素,不需浓缩且提炼较铀简单;另一特性乃钍在作为反应器燃料时,以金属态存在,易于加工,而二氧化钍比相当的铀化合物可耐更大的辐射剂量,即可允许更大的中子通率,使功率密度更大。所形成的铀233,其η值(每吸收一中子所放出的平均中子数)较铀235大(在任何中子能量),而当中子能量小于40KeV时,亦较钚239大(见附表),使得铀233在热中子反应器中,为唯一最有希望产生滋生反应的核燃料。不过钚239在快中子反应器中,则有些性质较铀233为优。
钍资源中产量最多的矿物为独居石(monazite),以制成核子纯度级的钍 。
一般以Th(NO3)4.4H2O作为原料,另再加上一些浓缩铀、钚239或铀233,作为最先维持连锁反应的可裂原料。
将进料转变成所希求的化学化合物,如二氧化钍或碳化钍,再混合制成ThO2-UO2或ThC2-UC2的燃料丸或燃料棒,而后装入合适的护套中,如Zircaloy-2或铝合金,组合成燃料元件。
在必要的试验及检查后,将元件放入炉心照射,在燃耗掉可裂物的过程中,利用过剩的中子将钍转化成铀233,经足够的照射后,取出燃料,将之冷却 。
核燃料元件在反应器内使用期间通常约为三~四年,然后移出,由于分裂产物的高放射性,故暂时置于水池内冷却三~四个月,让分裂产物中半衰期较短的放射性核种衰变,然后再装入坚实屏蔽的钢桶中,运往燃料再处埋厂,虽然经过冷却,但于再处理过程中,仍需以重元素来屏蔽这些照射过的燃料。
装运用过核燃料的钢桶是经小心设计的容器,须符合国家原子能法规的种种试验,为的是在运送过程中,不使照射过燃料外泄,污染环境。
处理的方式与铀燃料相似,先以机械方式切断燃料棒,再以浓硝酸溶解,惟金属钍在硝酸中呈“怠惰性”,故须添加小量氢氟酸,使之易于溶解,但氟离子易与铀及钍形成错化合物,影响萃取效果,且又引起强烈的腐蚀问题,解决之道可采用硝酸铝,因其可使氟与硝酸铀醯及硝酸钍醯完全化合。溶解之后,乃蒸馏硝酸盐溶液,直至清除所有之游离酸且稍过量。再加硝酸铝,并将此溶液移入萃取设备中,以一烃类中溶解42.5%之磷酸三丁酯(TBP)稀溶液行逆流萃取,同时萃取出钍及铀。
最后分离钍及铀-233,用硝酸稀溶液选择性萃取钍,以TBP洗涤之水溶液,再萃取少量的铀,硝酸钍之水溶液再由草酸盐沉淀、结晶等法处理之,整个过程谓Thorex法 。
由于易裂燃料的经济价值甚高,故须经由再处理厂将其回收,如此不仅可降低发电成本,且可避免资源的浪费。惟经再处理后的废溶液,却含有在分裂过程中所留下的分裂产物,其放射性有的高达数百万居里者,半衰期更达数万年甚至上亿年者,故须谨慎处理。其中硼、碘、氙、氪、钌等挥发性分裂产物,可用活性炭反复吸收,至无害后,再由吸附塔排出。馀下的放射性废料,先贮藏一段时间,使其放射性自然衰减,然后将其浓缩,再装桶贮藏,但因其中仍含有铯137、锶90等长半衰期的核种,另由于废液之发热与腐蚀性导致材料强度之下降,故须再采用固化处理法。将废料固化有下列优点 :
(一)将放射性核种固化成无流动性且机械强度大的固体(核种之浸出率小),使贮藏容器之腐蚀速度变小,可防止逸出周遭环境,即可将放射性核种封闭抑制其散逸。
(二)可减小贮藏所需空间容积。
(三)稳定性较好。
(四)高温贮藏成为可能。
(五)安全性提高,操作变易,便于往隔离地点之运送、搬运、废料作业。
(六)不必如液态贮藏时之严格保存、监视。
其中最主要的方法为玻璃固化法,因玻璃之溶解度及含有成分之浸出率极低,且减容系数相当大,应用已确立之玻璃制造技术,将强放射性废液玻璃化,使放射性核种固定于玻璃中;但相反地,装置比较复杂,处理费高,因高温(900~1200℃)处理所需之装置材料、放射性核种之挥发等问题尚未解决。
因此也有人建议以下两种完全之处理处置法,一为将极高放射性废料装入火箭,投弃于外太空;或使用高功率之高密度中子源、高能量质子加速器或核融合反应器,将分裂产物中之长半衰期核种(锶90、铯137、氪-85、锝99、碘129等)以中子照射行核变换,而转成短半衰期、极长半衰期或稳定的核种。前者于只是纸上谈兵作业,技术尚待克服,并无实用远景,且将造成太空垃圾,亦是一种不负责任的行为。后者亦只开始检讨阶段,无论在技术上或经济上尚有诸多困难必须解决,不过此法较符合处理原则,安全性亦较高。
放射性废料的处理不仅会影响大自然的生态平衡,甚至影响核能和平用途的发展,故其实为核能工业的关键课题,有待从事核能研究的学者、专家共同合作来解决。