Spettrometria Gamma del Torio

Il torio è un elemento chimico con simbolo Th e numero atomico 90. E’ un metallo radioattivo della serie degli attinidi, il torio è uno dei soli tre elementi radioattivi presenti ancora in quantità significative in natura come elemento primordiale (gli altri due sono il bismuto e l’uranio).

Un atomo di torio ha 90 protoni e quindi 90 elettroni, di cui quattro elettroni di valenza. Il torio metallico è argenteo e diventa nero se esposto all’aria. Il torio è debolmente radioattivo: tutti i suoi isotopi noti sono instabili, sei quelli naturali (torio-227, 228, 230, 231, 232, e 234) ed hanno emivita tra 25,52 ore e 14 milioni di anni. Il torio-232, che dispone di 142 neutroni, è l’isotopo più stabile del torio e rappresenta quasi tutto il torio naturale, mentre gli altri cinque isotopi naturali si trovano solo in tracce: decade molto lentamente attraverso decadimento alfa, in radio-228, iniziando un decadimento chiamato la “serie torio” che termina con il piombo-208. Il torio è stimato essere circa tre o quattro volte più abbondante dell’uranio nella crosta terrestre, ed è principalmente raffinato da sabbie di monazite e come un sottoprodotto dell’ estrazione di terre rare.

La catena 4n del Th-232 viene comunemente chiamata “serie torio” o “cascata del torio”.
A cominciare naturalmente con il torio-232, questa serie comprende i seguenti elementi: attinio, bismuto, piombo, polonio, radio e radon. Tutti sono presenti, almeno transitoriamente, in qualsiasi campione contenente torio naturale, sia in metallo, composto, o minerale. La serie termina con il piombo-208.
L’energia totale rilasciata dal torio-232 fino al piombo-208, compresa l’energia persa per neutrini, è 42,6 MeV.

 Spettri Gamma di Materiali contenenti Torio

Spettri Gamma di Minerali contenenti Torio

thorianite

La thorianite è un minerale contenente torio, dal quale prende il nome. Si trova nelle pegmatiti e nei depositi alluvionali. Sono evidenti i picchi corrispondenti ai principali discendenti del Torio : Pb212, Ac228 e Tl208.

Monazite

La monazite è un minerale fosfato di colore marrone-rossiccio, contenente metalli delle terre rare. Si presenta di solito in piccoli cristalli isolati. La monazite è un importante minerale grezzo per torio, lantanio e cerio. Si trova spesso in giacimenti alluvionali. A causa della presenza di torio al suo interno, la monazite è discretamente radioattiva.

Decadimento del “Thoron” (²²⁰Rn)

“Thoron” è il nome che identifica l’isotopo del radon con peso atomico 220. Può risultare anch’esso dannoso per la salute umana in quanto, come il Rn222 è un emettitore alfa e si presenta in stato di gas. Poiché il tempo di decadimento è di circa 55 secondi si presuppone che la sua presenza nelle abitazioni sia mediamente minore rispetto al Rn-222 in quanto il contributo fornito dal suolo (principale sorgente del gas) viene notevolmente ridotto. In presenza però di rocce o materiali da costruzione che contengano elevati quantitativi di Torio si possono rilevare significativi accumuli di thoron. Nella catena di decadimento del thoron si evidenzia l’isotopo Pb-212, con emivita di circa 10 ore, responsabile del principale foto picco gamma a 239 keV, caratteristico nello spettro gamma del torio, visibile ad esempio nello spettro gamma della classica reticella al torio.

Gli altri isotopi hanno emivita più breve e foto picchi meno evidenti, i principali, evidenziabili nello spettro gamma, sono il Tl-208 ed il Bi-212. L’isotopo Ac-228 proviene direttamente dal torio e, nella catena di decadimento, viene generato prima del thoron.

Per effettuare la misurazione del decadimento del thoron abbiamo inserito in un sacchetto di plastica una reticella toriata insieme ad un sacchetto di carbone attivo, il sacchetto è stato posto in un luogo riscaldato per circa 24 ore. Durante questo periodo di tempo il thoron è fuoriuscito dalla reticella, anche grazie al calore, ed è stato assorbito dal carbone attivo. Il processo di decadimento del thoron si è quindi verificato anche all’interno del carbone attivo, producendo la sua progenie di isotopi.
Alla fine il carbone attivo è stato estratto dal sacchetto ed è stata fatta la misurazione del suo spettro gamma.
Come previsto si nota il principale picco del Pb-212, mentre gli altri fotopicchi sono praticamente assenti. Dopo un adeguato periodo di tempo, circa 10 ore, si vede come il picco del Pb-212 si è molto ridotto, proprio a causa del suo decadimento.

Se ti è piaciuto questo articolo puoi condividerlo sui “social” Facebook, Twitter o LinkedIn con i pulsanti presenti sotto. In questo modo ci puoi aiutare ! Grazie !

Donazioni

Se vuoi contribuire allo sviluppo di questo sito ed allo sviluppo di nuove attività sperimentali puoi fare una donazione, Grazie !