书城童书化学探谜
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第47章 核时代的燃料

1828年,瑞典学家柏齐利阿斯在独居石矿里发现了钍(Th)。钍(Thorium)的原文名称来自斯堪的纳维亚战神土尔(Tor)的名字。

1898年,法国女科学家玛丽·居里发现了钍也有放射性。钍和空气接触以后,即使把钍拿走,空气里还有放射性,好像被钍传染了似的。英国物理学家卢瑟福发现钍像镭一样,也会发出一种放射性气体。后来又发现锕也会发出一种放射性气体。这两种气体分别被叫做“钍射气”和“锕射气”。这两种气体就是氡,也在不断地变成氦。锡兰岛出产的万钍矿,l公斤矿石加热后,能放出10升氦气。

钍受到中子轰击后,会转变成铀233。这种铀的同位素并不存在于大自然之中。铀233是原子能反应堆的一种核燃料,而钛本身虽然不能作为核燃料,但却是制造核燃料的原料。钍和铀一样,分裂的时候放出大量的原子能。

钍的半衰期是130亿年。它在蜕变过程中生成一系列放射性元素,都属钍系,最后变成原子量208的铅。

钍在地壳中的含量约为百万分之六,几乎比铀多三倍。含钍的主要矿物是独居石(磷铈镧矿)和钍石。独居石是从含独居石的沙里提取出来的。中国蕴藏着丰富的钍矿。钍比较集中,又容易提炼,这样它就引起人们注意,成为一种未来的核燃料。

制取金属钍,通常是将熔融的钍监(氟化钍)进行电解,这样,可得到纯度达99.9%的金属钍。

钍是银白色的金属,外观像铂。它比较软,可以进行各种机械加工。它较难熔,熔点达1842℃。它的比重为11.7,同铅差不多。

钍的化学性质比较稳定。在常温下,块状的金属针不容易被空气氧化,在稀酸或强碱溶液中也不会被腐蚀,只是在王水或浓盐酸中,它才会被溶解。在高温中,钍会同氧、硫和卤素等剧烈地化合。粉末般的壮,在空气中可以燃烧。

钍氧化后,生成二氧化钛,这是种白色的粉末。

二氧化钍是钍的最重要的化合物,用它可以制造煤油气灯灯罩。这种灯常用于没有电的农村广场、厅屋照明。它用煤油作燃料,打进压缩空气,燃点那柔软洁白的苎麻纱罩,就散发出耀眼的光芒。这种灯罩可用上几十次,不会烧坏,却经不起碰撞或触动,否则就会被碰得粉碎。

原来,这种苎麻灯罩,曾在饱和的硝酸钍溶液里浸泡过。压缩空气将煤油喷出不断燃烧,产生高温,射出白色的光。这时候,灯罩的苎麻纤维立即烧掉,硝酸针被分解,放出二氧化氮,剩下的便是二氧化钍,形成了一个硬的白色网壳。由于二氧化钍十分耐高温,熔点高达2800℃,因此不会烧坏,还发出强烈的白光。

在白炽灯泡的钨丝里,常常掺有少量的二氧化钍,用来提高钨丝的强度,既可防止钨的再结晶,还可使灯泡变得更亮。

二氧化钍有耐高温的特性,人们常用它来制造耐火钳埚。