トリウム232

トリウム232（²³²
の
）は、トリウムの主な天然同位体であり、相対存在比は 99.98% である。半減期は 140 億年で、トリウムの同位体の中で最も長寿命である。アルファ崩壊によりラジウム 228に崩壊し、崩壊系列は安定した鉛 208で終了する。

トリウム232は核分裂性物質であり、中性子を捕獲してトリウム233を形成し、その後2回連続してベータ崩壊を起こして核分裂性のウラン233になる。そのため、原子炉のトリウム燃料サイクルで使用されており、さまざまなトリウム燃料原子炉のプロトタイプが設計されている。しかし、2024年現在、トリウムは商業規模の原子力発電には使用されていない。

トリウム232の半減期（140億年）は地球の年齢の3倍以上であるため、トリウム232は自然界では原始核種として存在する。他のトリウム同位体は、ウラン238、ウラン235、トリウム232の崩壊系列の中間生成物として、はるかに少量ながら自然界に存在する。 ^[4]

トリウムを含む鉱物には、アパタイト、スフェーン、ジルコン、アラナイト、モナザイト、パイロクロア、トーライト、ゼノタイムなどがあります。^[5]

トリウム 232 の半減期は 140 億年で、主にアルファ崩壊により崩壊エネルギー4.0816 MeV のラジウム228に崩壊する。^[3]崩壊系列はトリウム系列に従い、安定した鉛 208で終了する。トリウム 232 崩壊系列の中間体はすべて比較的短寿命である。最も長寿命の中間崩壊生成物はラジウム 228 とトリウム 228 で、半減期はそれぞれ 5.75 年と 1.91 年である。その他のすべての中間崩壊生成物の半減期は 4 日未満である。^[5]

次の表は、トリウム 232 の崩壊系列における中間崩壊生成物を示しています。

トリウム232は主にアルファ崩壊によって崩壊するが、自発核分裂も起こす1.1 × 10⁻⁹ %の時間である。 ^[3]さらに、 クラスター崩壊が可能であり、イッテルビウム182、ネオン24、ネオン26に分裂する。この崩壊モードの分岐比の上限は2.78 × 10⁻¹⁰ %。ウラン232への二重ベータ崩壊も理論的には可能であるが、観測されていない。 ^[1]

トリウム232は核分裂性ではないため、原子炉の燃料として直接使用することはできません。しかし、²³²
の
核融合は中性子を捕獲して核融合反応を起こすことができる。²³³
の
、半減期21.8分のベータ崩壊を起こし、²³³
パ
この核種はその後、半減期27日のベータ崩壊を起こし、核分裂性核種を形成する。 ²³³
あなた
^[4 ]

トリウムベースの核燃料サイクルの潜在的な利点の1つは、トリウムが現在の商業用原子炉の燃料であるウランの3倍豊富であることです。また、トリウム燃料サイクルから核兵器に適した物質を生産することは、ウラン燃料サイクルと比較して困難です。トリウム燃料原子炉の設計案には、溶融塩炉や高速中性子炉などがあります。トリウムベースの原子炉は1960年代から提案されており、いくつかのプロトタイプ原子炉が建設されていますが、より確立されたウラン燃料サイクルと比較すると、トリウム燃料サイクルに関する研究は比較的少なく、トリウムベースの原子力発電は2024年時点で大規模な商業利用は見られません。しかし、インドなどの一部の国はトリウムベースの原子力発電を積極的に追求しています。^[4]