Topnatuurkundigen als Ed Oppenheimer deden hun best om de Amerikaanse overheid over te halen over te stappen op een schone, overvloedige energiebron: thorium. Hadden de VS en de overige ontwikkelde landen dat gedaan, dan was de CO2-uitstoot een fractie geweest van nu en waren er waarschijnlijk veel eerder dan nu elektrische auto’s geweest.
Kortom: het oliegeld was niet omgezet in wapens, salafistisch extremisme en terrorisme, zoals nu, maar had gebruikt kunnen worden om de hele wereldbevolking te voorzien van goedkope en overvloedige energie. Ook waren de eerste babies al geboren op Mars, omdat atoomraketten veel gemakkelijker de aarde kunnen verlaten dan chemische raketten.
Thorium heeft echter één cruciaal nadeel. Je kan er geen atoomwapens mee maken. Dit deed de thoriumtechnologie de das om.
Een serie artikelen over de verschillende elementen. De legoblokjes waarmee wijzelf, onze aarde en de materie van het universum is opgebouwd hebben allemaal hun eigen specifieke eigenschappen. In deze serie gaan we stap voor stap langs elk element en kijken we wat voor zinvolle zaken de wikipedia erover te zeggen heeft, met daarnaast een interessant filmpje van de universteit van Nottingham waarmee verschillende experimenten met het betreffende element worden gedaan.
Vandaag nummer 90 van de 118 elementen, Thorium (Th).
Klik hierop om naar de wikipedia versie te gaan waarbij je gemakkelijk naar de verschillende elementen kunt doorklikken
De eerste praktische toepassing van thorium was in gaskousjes in draagbare gaslampen, door Welsbach, aan het einde van de 19e eeuw. Deze gaskousjes bestonden uit thoriumoxide plus 1% cesiumoxide en nog andere stoffen.[1] Daarna is de industriële toepasbaarheid gestaag toegenomen:
Voor het coaten van wolfraam draden in elektronische apparatuur.
In legeringen met magnesium zorgt het voor verhoogde corrosiebestendigheid, sterkte en kruipbestendigheid bij hoge temperaturen.
Als toevoeging aan glas zorgt thorium voor een hogere refractie-index en wordt als zodanig toegepast in wetenschappelijke optische apparatuur.
Aan de hand van de uranium-thorium concentratie is de ouderdom van fossielen te bepalen.
Als toevoeging van de elektrode voor het TIG-lasproces, waarmee betere laseigenschappen ontstonden. Heden ten dage zijn deze nagenoeg niet meer te verkrijgen wegens het stof dat vrijkomt tijdens het noodzakelijke slijpen van de elektrodes (met speciale afzuigingssystemen is het toegestaan).
Thorium is ook een geschikt element om nucleaire brandstof uit te produceren. In 2007 waren in Noorwegen plannen voor het opstarten van een thoriumreactor.
Opmerkelijke eigenschappen
Thorium zelf is een zacht, zilverwit metaal dat zich goed laat bewerken. Het is vrij stabiel aan de lucht. Het metaal zelf wordt niet veel toegepast. Van alle oxiden heeft thorium(IV)oxide (ThO2) het hoogste smeltpunt (3300°C). Bij een voldoende hoge temperatuur en aanwezigheid van zuurstof brandt thorium met een felle witte vlam.
Hoewel thorium tot de actiniden gerekend wordt, is de elektronenconfiguratie [Rn]6d27s2 en niet [Rn]5f17s27p1. Het is dus zeker gerechtvaardigd ook een verband te zien met elementen als zirkonium en hafnium. Toen de verdere (transurane) actiniden nog niet bekend waren werd het element ook meest onder hafnium in de titaangroep geplaatst. Het meest voorkomende oxidatiegetal is dan ook +IV (als Th4+), hoewel lagere oxidatietoestanden ook voorkomen.
Verschijning
In lage concentraties wordt thorium in veel gesteenten aangetroffen. De totale hoeveelheid thorium op aarde is grofweg driemaal zo groot als de hoeveelheid uranium en is vergelijkbaar met die van lood. De belangrijkste thoriumbronnen voor commerciële winning zijn de mineralenthoriet, thorianiet en monaziet welke tot wel 12% thoriumoxide bevatten.
Thorium komt op aarde vier keer zoveel voor als uranium en wat nog interessanter is: het element kan, in tegenstelling tot uranium, zonder ingewikkeld verrijkingsproces voor bijna 100% opgestookt worden. Is thorium het antwoord op onze energiecrisis?
Uit thorium is per gram veel meer energie te halen dan uit uranium, met minder radioavtief afval. De oplossing? Bron: Wikimedia Commons
Wat is thorium? Thorium is een licht radioactief, hard metaal (alle elementen zwaarder dan lood zijn instabiel, dus radioactief), dat iets lichter is dan uranium. Honderd procent (enkele honderdduizendste delen uitgezonderd) bestaat uit het isotoop thorium-232. Ter vergelijking: uranium bestaat voor slechts 0,7 procent uit het splijtbare U-235. Het langzame radioactieve verval van het uranium en thorium in mantel en kern houdt de aarde warm.
Op dit moment wordt thorium voor maar weinig doeleinden gebruikt, omdat het licht radioactief is. Thorium komt vooral voor in monaziet, een erts waar zeldzame aarden in voorkomen en binnenkort in Canada op grote schaal zal worden gemijnd, en wordt als bijproduct gewonnen. De vraag naar zeldzame aarden als neodymium en dysprosium explodeert namelijk, omdat deze veel worden gebruikt in elektrische auto’s en permanente magneten voor windmolens. Kortom: thorium is een metaal dat dringend wacht op een toepassing.
Thorium als kernbrandstof
Thorium-232 is vruchtbaar, dat wil zeggen dat als het wordt bestraald met neutronen, er (door het uitzenden van twee elektronen) een vrij snel uiteenvallende atoomkern ontstaat (uranium-233). Hierbij komt tien tot duizend maal zo weinig radioactief afval vrij als bij uraniumsplijting. Ook vereist thorium in tegenstelling to uranium dat er een voortdurende neutronenbron aanwezig is. Terroristen of schurkenstaten schieten dus weinig op met het leegroven van een thoriumreactor. Er bestaan enkele werkende prototypes van thoriumreactoren, maar deze werden vaak geteisterd door problemen en kostenoverschrijdingen.
Thorium: de oplossing?
Thorium komt ongeveer evenveel voor als lood, zes miljoenste delen van de aardkorst bestaan uit thorium. Als de mensheid er voor kiest om over te stappen op thorium als voornaamste enegieleverancier, is er voor enkele duizenden jaren voldoende energie – bij het huidige energieverbruik, dat is.
Voor dichtbevolkte landen met weinig zonlicht, of andere inheemse energiebronnen, zoals Nederland, België en Duitsland, is thorium dus erg interessant als overbruggingstechniek: tot kernfusie op grote schaal mogelijk is of zonnepanelen en elektrische energieopslag zo goed en goedkoop dat de zon het over kan nemen. Nadeel is wel dat zowel Nederland als Duitsland niet over inheemse thoriumvoorraden beschikken, maar aan de andere kant: erg veel thorium zal niet nodig zijn en door de massale winning van zeldzame aarden voor elektrische auto’s zullen producenten het goedje voorlopig waarschijnlijk aan de straatstenen niet kwijt kunnen.
Kortom: als tijdelijke oplossing is thorium geen gekke keuze. Het kan tien tot twintig jaar lang de klap opvangen die het schaars worden van makkelijk winbare fossiele brandstoffen Europa zal uitdelen tot we een betere oplossing hebben en zelfs vele eeuwen daarna, indien dat nodig is. Hierbij kan Europa samenwerken met India. India zet groot in op thorium en wil in 2050 een derde van de totale energiebehoefte uit thorium halen. Wel noemt het Centre for European Reform de Indiase strategie, vaste-stof reactors in plaats van gebruik te maken van gesmolten thoriumzouten zoals zij voorstaan, technisch riskant (er is dan nog steeds kans op een meltdown).
