Токсикология радиоактивных веществ - Физико-химическая характеристика тория

Торий — элемент IV группы Периодической системы Д. И. Менделеева, открыт в 1829 г. шведским химиком Берцелиусом. Атомная масса тория 232,03, порядковый номер —90, плотность 11,4—11,7. Чистый торий — мягкий, ковкий металл, на поверхности которого твердая сталь легко оставляет царапины. Он встречается в соединениях в четырехвалентном состоянии. По своим химическим свойствам Th сходен с Zr и Ce. Его относят также к группе актиноидных элементов, в которую входят Ac, U и трансурановые элементы. Нитраты, сульфаты, хлориды и перхлораты являются растворимыми солями тория. Гидроксид, оксид, оксалат, гидрид и фторид Th нерастворимы в воде.
²³²Th— родоначальник одного из радиоактивных семейств. Это слабый α-излучатель с энергией частиц, равной 3,98 МэВ, длина пробега α-частиц в воздухе — 2,6 см. Период полураспада ²³²Th равен 1,39-10¹⁰ лет. ²³²Th обладает и γ-излучением, но энергия его γ-квантов незначительная (0,059 МэВ), радиоактивность I г металлического тория — 0,44-10* Бк. В результате радиоактивного распада образуются продукты деления, которые являются в основном короткоживущими изотопами и обладают α-, β- и γ-излучеиием. Торий практически всегда находится в смеси с продуктами своего распада. Один из продуктов распада тория — инертный газ торон. Т1/2 = 54,5 с. Он обладает α-излучением с энергией частиц — 0,28 МэВ. Пробег α-частиц в воздухе составляет 4,7 см. 
Продолжительность жизни торона в 6000 раз меньше, чем радона. Однако Т1/2 дочерних α-излучателей торона в  14 раз больше, чем у радона; 1 г Th дает в 1 с 4.1-10³ атомов торона, что составляет в равновесии 0,41•10⁴ Бк. При распаде торона образуются радиоизотопы, находящиеся в виде твердых аэрозолей.
α-Излучение тория составляет примерно 90% всего излучения тория, 9% падает па долю γ-излучения и 1 % на долю β-излучения.
В настоящее время известно 13 изотопов тория. Четыре из них ²³²Th, ²²⁸Th (радиоторий), ²³⁴Th (уран X1) и ²³⁰Th (ионий)—применяются в промышленности и представляют опасность для здоровья. ²³²Th и ²²⁸Th содержатся в ториевых минералах, a ²³⁴Th и ²³⁰Th в природном уране. Два других изотопа: ²³lTh и ²²⁷Th присутствуют в урановых минералах как члены цепи распада 235Ό. Остальные изотопы Th образуются либо в результате нейтронной бомбардировки указанных выше изотопов, либо являются членами искусственно образованных цепочек распада.
Определение тория в организме осуществляют при помощи измерения α-излучения в крови, выделениях, промывных водах, рвотных массах.
Торий в земной коре находится в относительно большом количестве. Мировые запасы его в 3—4 раза превышают запасы урана. Содержание тория в земной коре равно 0,001—0,002%. Минерал торианит содержит от 45 до 88% Th. Минерал торит содержит до 62%. Содержание тория в речной воде составляет 8,1х10-⁴ Бк/л. Это на порядок ниже, чем урана и на два порядка ниже, чем ⁴⁰К (3,7·10*2 Бк/л) (Л. А. Перцов, 1964).
Торий получают из моноцитовых руд, используя различные методы, чаще всего сернокислотный метод разложения. Изотопы тория могут также образовываться в результате нейтронной бомбардировки ²²⁸Th и других изотопов либо являться членами искусственно образованных цепочек распада.
Торий используется, так же как и уран, в качестве основного источника ядерного горючего. Из сплава тория с обогащенным ураном изготовляют твэлы для реакторов, в которых под воздействием нейтронов образуется ядерное топливо — ²³⁵U. Твэлы для энергетического реактора «Эдисон» состоят из 1100 кг ²³⁵U и 17 200 кг ThO₂ (Р. Альберт, 1971).
Продукты распада тория — мезоторий и радиоторий используются в часовой промышленности. Тhх и мезоторий применяются в составе растворов и мазей для лечения кожных заболеваний. В США торий применяется в производстве магниевых сплавов для оснащения управляемых баллистических ракет.