8th Edition Element T-H Th. Thorium (System-NR. 44) Supplement A-E Supplement Part a the Element Tec pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1988-10

价格:USD 869.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780387935720

丛书系列:

图书标签:

• Thorium
• Nuclear Fuel
• Radiochemistry
• Element Technology
• Irradiated Fuel
• Reprocessing
• Nuclear Materials
• Heavy Elements
• Isotopes
• Nuclear Engineering

元素周期表中的重要一员：钍的奥秘与应用 在浩瀚的化学元素海洋中，钍（Thorium，简称Th）以其独特的放射性、高熔点和在核能领域的潜在价值，占据着重要的地位。它在元素周期表中的编号是90，位于锕系元素的首位，这预示着它在化学性质和物理特性上都具有一定的独特性。本篇介绍将深入探讨钍这一元素，剥离其神秘面纱，揭示其在科学、工业乃至未来能源开发中的深刻影响。 钍的起源与自然存在 钍是一种天然存在的放射性元素，主要存在于地壳中，以矿物的形式存在。其中，最著名且最主要的钍矿物是独居石（Monazite）。独居石是一种稀土磷酸盐矿物，除了含有钍，还富含多种稀土元素，这使得钍矿的提取往往与稀土资源的开发紧密相连。此外，钍也少量存在于其他矿物中，如沥青铀矿（Uraninite）和锆石（Zircon）等。 钍的放射性是其最显著的特征之一。它主要通过α衰变转化为其他元素，并释放出能量。钍的几种主要同位素，如钍-232（²³²Th），具有非常长的半衰期，长达1.4亿年，这意味着钍在大自然中是一种相对稳定的放射性物质。这种长半衰期也使得钍在核能应用中展现出独特的优势。 钍的物理与化学特性 钍在常温常压下是一种银白色的金属，具有较高的密度和熔点。它是一种延展性较好的金属，可以被加工成线材或薄片。钍的熔点高达1750摄氏度，远高于许多常见金属，这使得它在高温环境下具有良好的应用潜力。 在化学性质方面，钍的活性适中。它在空气中会缓慢氧化，表面生成一层致密的氧化膜，这在一定程度上保护了其内部金属免受进一步氧化。钍能与卤素、硫等非金属元素反应，形成相应的化合物。钍的氧化态主要为+4，其氧化物，如氧化钍（ThO₂），具有极高的熔点和优异的耐高温性能，因此在耐火材料和核燃料等领域有着重要的应用。 钍的同位素组成也对其性质产生影响。虽然天然钍主要由钍-232组成，但经过中子活化后，可以生成具有不同放射性的同位素，这些同位素在科学研究和工业应用中发挥着各自的作用。 钍的潜在能源价值：第四种核燃料？ 钍最受关注的应用领域之一便是其在核能开发中的潜力。与目前广泛使用的铀燃料相比，钍展现出一些独特的优势，使得一些科学家和工程师将其视为“第四种核燃料”（前三种为铀-235、钚-239和铀-233）。 钍-232本身并不是一种可裂变材料，但它可以通过吸收中子转化为钍-233（²³³Th），然后经过一系列衰变过程，最终生成易于裂变的钍-233（²³³U）。这个过程被称为“增殖”或“转化”。这意味着，以钍为原料的核反应堆，在消耗一部分燃料的同时，还可以产生更多的可裂变燃料。 与铀燃料相比，钍燃料循环具有以下潜在优势： 更丰富的资源： 钍在地壳中的储量比铀更为丰富，这意味着它有望提供更可持续的能源供应。 更少的核废料： 钍反应堆产生的长寿命高放射性核废料相对较少，且其放射性衰减速度也比铀燃料产生的核废料更快，这有助于减轻核废料的处理和储存压力。 更安全的运行： 钍燃料循环在设计上可以实现更高的安全性，例如，它能有效防止核材料扩散，且在反应堆失效时，钍燃料的特性使其不易发生熔毁。 核不扩散性： 钍增殖产生的钍-233（²³³U）与铀-233（²³³U）分离相对困难，而铀-233（²³³U）是一种核武器材料。然而，钍反应堆的固有特性和反应堆设计可以使其在运行过程中产生大量的铀-232（²³²U），而铀-232（²³²U）的衰变链会产生强烈的伽马射线，使得铀-233（²³³U）难以被提取和用于武器制造，从而提高了核不扩散性。 尽管钍在核能领域拥有巨大的潜力，但目前相关的技术和经济可行性仍在不断研究和发展中。建造钍基核反应堆需要大量的研发投入和技术突破，其中也涉及到如何高效地提取和利用钍，以及如何处理和管理钍燃料循环产生的特定副产物。 钍在其他领域的应用 除了在核能领域的战略性地位，钍的独特性质也使其在一些其他工业领域有着广泛的应用： 耐火材料： 氧化钍（ThO₂）是目前已知熔点最高的化合物之一，具有极佳的耐高温性能和化学稳定性。因此，它被广泛用作高温炉的内衬、坩埚、喷嘴以及用于制造航空发动机和燃气轮机的耐火部件。 光学玻璃： 在光学领域，氧化钍（ThO₂）的折射率高且色散小，被添加到高品质的镜头玻璃中，可以提高镜头的成像质量，减少色差，尤其是在相机镜头、显微镜和望远镜等精密光学仪器中。 电子管阴极： 钍与钨的合金（如钍钨丝）具有较低的逸出功，可以在相对较低的温度下发射电子，因此被用作电子管的阴极材料，例如在老式的真空管、X射线管和荧光灯中。 焊条涂药： 氧化钍有时被用作某些特殊用途焊条的涂药成分，以提高焊接性能和电弧稳定性。 地质年代测定： 钍的放射性衰变链可以作为一种地质年代测定的方法，通过测量矿物中钍及其衰变产物的比例，来估算矿物的形成年代。 医学成像： 某些钍的放射性同位素，例如钍-227（²²⁷Th），由于其特殊的衰变性质，在肿瘤放射治疗方面具有一定的研究和应用潜力。 钍的挑战与展望 尽管钍在许多领域都展现出巨大的应用价值，但其发展也面临着一些挑战。首先，钍是一种放射性元素，其开采、加工和使用需要严格的安全措施和放射性防护。其次，钍的提取和分离过程相对复杂，需要先进的技术和设备。 然而，随着科技的不断进步，人们对钍的认识也在不断深化。尤其是在全球能源短缺和环境保护的背景下，钍作为一种潜在的清洁、丰富且安全的核燃料，其重要性日益凸显。未来的研究将更加关注如何克服技术和经济上的障碍，开发更高效、更安全的钍基核反应堆技术，以及进一步拓展钍在其他高科技领域的应用。 总而言之，钍，这个元素周期表中的独特成员，以其非凡的性质和广泛的应用前景，正逐渐引起科学界和工业界的广泛关注。从为人类提供清洁能源的希望，到提升光学性能和工业耐用性，钍正在以其独特的方式，为我们的世界带来更多的可能性。对钍的深入研究和合理开发，必将为人类社会的可持续发展注入新的动力。

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