トリウム

質量数は、209から238までが確認されており、その中に核異性体も存在する。

安定同位体は存在しない。全ての同位体が放射性同位体である。

崩壊の種類については一例。これとは異なる崩壊をすることもある。率は低いが、特殊な崩壊をすることがあるのが特徴である。

²³⁰Thと²³⁴Thはウラン・ラジウム系列、²²⁷Thと²³¹Thはアクチニウム系列、²²⁸Thはトリウム系列、²²⁹Thはネプツニウム系列の崩壊生成核種であり、²³²Thはトリウム系列の最初の核種である。

天然の同位体は²³²Th(100%)で、半減期は140億年。

中性子を吸収してβ⁻崩壊(β崩壊)すると、核燃料であるウラン238(²³³U)に転換する特徴がある。

トリウムは主にトーライト(トール石)、トリアナイト、モナザイト(モナズ石)などの鉱物として産出する。

トリウムは地殻中に0.0007%含有する。

これらの鉱物の主成分は、トール石はThSiO₄、トリアナイトはThO₂、モナザイトは(Ce、La、Th、Nd、Y)PO₄、である。

トリウムは、ウランやプルトニウムとは違い資源量が豊富で、かつ地理的に偏っておらず全世界で満遍なく採取される。そこで、これを原子力発電に使うことが研究されている。

原子力発電であれば温暖化ガスである二酸化炭素の排出量がゼロと非常に「エコ」である(廃熱を温排水として棄てるため海水温を上げるという問題はあるが)として、特にトリウムが多く産出するインドで研究が進められている。日本では、軽水炉→高速増殖炉という流れが出来ており、あまり重視されていない。

研究されている「トリウム熔融塩炉」は、溶融塩、特に弗化物溶融塩にトリウムの弗化物を溶解させたものを用いる核分裂炉である。次のような長所がある。

• トリウムは資源量が豊富で、採掘可能場所に地理的偏りがない
• 経済性を損なうことなく炉の小型化が可能で、熱効率が良く、廃熱は軽水炉の半分程度とエコ
• 燃料が液体であるため成形加工が不要。燃料補給や核分裂生成物の除去も連続的に、かつ容易に可能で、炉内の放射能残量が容易に減らせる。つまり、万一の事故時の放射能流出量を減らせる
• 燃料塩は黒鉛適量存在下でのみ臨界になる。黒鉛は炉心にあり、万一燃料塩が漏れても臨界事故などの可能性がない。また、燃料塩の沸点は、通常運転温度よりも高い
• トリウムはウランよりも原子量が6も小さく、プルトニウムなどの超ウラン元素の生成が困難で核兵器転用ができないため、核不拡散上も優れている

しかし、課題や難点もある。

• 弗化物溶融塩の融点はかなり高い(400℃以上)ため、耐熱容器が高額
• 炉心黒鉛を比較的短期(数年おき)に交換せねばならない