核时代的燃料

3.核时代的燃料

1828年，瑞典学者柏齐利阿斯在独居石矿中发现了一种新元素钍（Th）。钍（Thorium）取自土尔（Tor）的名字，土尔是斯堪的纳维亚战神。

法国科学家玛丽·居里于1898年发现钍具有放射性。钍和空气接触，可使空气染上放射性。英国物理学家卢瑟福又发现钍能够释放出一种放射性气体，这一点与镭相同。后又发现锕也具有这一特点。我们称这两种放射性气体为“钍射气”和“锕射气”，它们实际上就是氡，而氡又在不断转化成氦。锡兰岛出产的一公斤万钍矿，将其加热，可以得到10升氦气。

用中子轰击钍，可以得到铀233。铀233在大自然中并不存在。它的用途主要是作为原子能反应堆的核燃料，钍本身并不是核燃料，但可以制造出核燃料。钍分裂的时候会释放出巨大的原子能，这是它与铀的一个相同点。

钍的半衰期很长，为130亿年。它在衰变过程中还会生成一系列元素，这些元素都属于钍系，都具有放射性。钍衰变到最后就成为原子量为208的铅。

原子能发电站

钍在地壳中的含量超出了铀的三倍，大约占地壳的百万分之六。地球上含钍的矿物主要有两种———独居石（磷铈镧矿）和万钍石。独居石需要从含独居石的沙中提取。中国的钍矿资源比较丰富。钍分布集中，提炼方便，这些特点都利于人们利用其价值，使其成为新兴的核燃料。

制取金属钍最好的方法就是电解熔融的钍盐（氟化钍），使用这种方法，得到的金属钍纯度可达99.9%。

钍是银白色金属，外观上与铂相似，质地柔软，适合各种机械加工。它熔点极高，达1842℃，质量比与铅接近，为11.7。

钍是比较稳定的元素。常温条件下，块状的金属钍在空气中不易被氧化，在稀酸或强碱溶液中不会被腐蚀，但可溶于王水和浓盐酸。高温条件下，钍会同氧、硫和卤素等发生剧烈化合反应。粉末状的钍可在空气中燃烧。

二氧化钍是钍化合物中最重要的一种。它是一种白色粉末，可用来制造煤油汽灯灯罩，主要用于不通电的农村广场以及房屋照明。它以煤油为燃料，打进压缩空气，再将麻纱罩点燃，就会有明亮的光芒投射出来。这种灯罩可循环使用几十次，但应小心碰撞，否则很容易变得粉碎。

制造这种煤油汽灯前，要将麻灯罩浸泡在饱和的硝酸钍溶液中。这样，在煤油汽灯中，压缩空气会不断喷出燃烧的煤油，形成高温，释放出白色的光芒。在这种条件下，灯罩中的麻纤维会立即燃烧，其中的硝酸钍被分解而放出二氧化氮，遗留下二氧化钍，形成一层坚硬的白色网壳。二氧化钍的熔点高达2800℃，因此它在煤油汽灯中不但不会烧坏，反而会发出耀眼的白光。

也正是基于这一点，在白炽灯泡的钨丝里常会掺入少量的二氧化钍，可以提高钨丝的强度，既可防止钨的再结晶，还可增加灯泡的亮度。

二氧化钍还有一个用途就是制造耐火坩埚，这也是利用了其耐高温的特性。