지난 시간에는 퀴리 부부의 이름을 딴 원소 ‘퀴륨(Cm,원자번호96번)’에 대한 이야기를 들려드렸습니다. 오늘은 미래의 핵연료로 기대를 모으는 원소 ‘토륨(Th,원자번호 90번)’에 대한 이야기를 준비했습니다.

원자번호 90번 ‘토륨(Thorium,Th)’을 소개합니다

원자번호 90번 토륨(Thorium, Th)은 악티늄족 중 두 번째 원소입니다. 은백색의 천연 방사성 원소이며, 악티늄족 중에서 존재량이 가장 많습니다. 덩어리일 때는 표면이 얇은 산화물로 덮여 있어서 공기 중에서도 안정적입니다. 그러나 금속가루 상태에서는 급격히 산화하여 자연발화합니다. 토륨의 동위원소는 모두 방사성을 띱니다.

‘토륨’의 발견과 원소명의 유래

토륨은 1828년 스웨덴의 옌스 야코브 베르셀리우스( Jöns Jakob Berzelius, 1779~1848)가 노르웨이의 광물 토라이트를 분석해 발견했습니다. 발견 당시에는 방사성 원소라는 사실은 알지 못했고, 1896년 마리 퀴리와 독일의 슈미트가 각각 토륨이 방사성 원소라는 사실을 밝혀냈습니다.

‘토륨’ 은 어디에 사용될까요?

토륨은 원자력 발전의 차세대 연료로 주목받고 있습니다. 오늘날 핵연료로 쓰고 있는 우라늄보다 매장량이 4배가 많고, 반감기도 길며, 에너지도 많이 발생시키기 때문입니다. 기존의 원자력 발전소를 보완해서 쓰면 되기 때문에 새로운 원자력 발전소를 지을 필요도 없습니다.

토륨은 광전관과 방전관의 재료로 이용하며, 내열 마그네슘 합금에 첨가해 쓰기도 합니다. 이산화토륨은 안정한 화합물로 특수 도가니, 아크용접의 전극, 텅스텐필라멘트의 첨가제, 촉매 등에 사용합니다.

최근에는 소형 토륨 원자로를 이용한 원자력 자동차 연구도 진행되고 있습니다. 연료를 한 번만 넣어도 100년 이상 주행할 수 있다는 토륨 원자력 자동차는 산업계의 관심도 끌고 있습니다. 하지만 사고로 토륨과 방사능이 유출되면 엄청난 재앙을 가져온다는 문제가 있어 실제로 상용화될지는 미지수입니다. 다음 이 시간에는 첫 번째 초우라늄 원소 ‘넵투늄(Np, 원자번호 93번)’에 대한 이야기로 돌아오겠습니다.

출처> 누구나 쉽게 배우는 원소 (그림으로 배우는 118종 원소 이야기) /원소가 뭐 길래 (일상 속 흥미진진한 화학 이야기) / Big Questions 118 원소 (사진으로 공감하는 원소의 모든 것)