이산화 토륨

3. 용도

이산화 토륨은 텅스텐 합금제로 쓰인다. 굴절률이 높고 빛 분산력이 작은 장점을 이용해 이산화 토륨이 포함된 유리는 광학 기기나 과학 기기에 사용된다.^[9] 가스 텅스텐 아크 용접(TIG 용접), 항공기 엔진, 방전관 등에 사용되는 텅스텐 전극의 안정제로도 쓰인다.^[9] 토륨 텅스텐 합금은 높은 녹는점 때문에 잘 변형되지 않는다.

3. 1. 핵연료

이산화 토륨은 우라늄-233으로 전환하여( 토륨 문서 참조) 핵연료로 만들 수 있다.

3. 2. 합금

텅스텐 합금제로 쓰인다. 이산화 토륨이 포함된 유리는 굴절률이 높고 빛 분산력이 작은 장점을 이용해 광학 기기나 과학 기기에 사용된다.^[9] 이산화 토륨은 가스 텅스텐 아크 용접(TIG 용접)이나 항공기 엔진, 방전관에서 텅스텐 전극의 안정제로도 쓰인다.^[9] 토륨 텅스텐 합금은 높은 녹는점으로 인해 잘 변형되지 않는다.

이산화 토륨은 텅스텐 전극의 안정제로서 TIG 용접, 전자관, 항공기 가스터빈 엔진 등에 사용된다.^[9] 합금으로서 토륨화 텅스텐 금속은 고융점 물질인 토리아가 고온 기계적 성질을 향상시키고, 토륨이 열전자 방출을 촉진하기 때문에 쉽게 변형되지 않는다.^[9] 낮은 비용 때문에 가장 인기 있는 산화물 첨가제였지만, 현재는 세륨, 란타넘, 지르코늄과 같은 비방사성 원소로 대체되고 있다.^[9]

토리아 분산 니켈은 우수한 크리프 저항성 재료이기 때문에 연소 엔진과 같은 다양한 고온 작업에 사용된다.^[9] 수소 포획에도 사용될 수 있다.^{[10][11][12][13]}

3. 3. 촉매

이산화 토륨은 상업적인 촉매로는 거의 가치가 없지만, 이러한 용도에 대한 연구는 잘 진행되어 왔다.^[14] 루지치카 대고리 합성에서 촉매로 사용된다.^[14] 탐구된 다른 용도로는 석유 분해, 암모니아를 질산으로 전환하는 반응, 황산 제조 등이 있다.^[14]

3. 4. 조영제

이산화 토륨은 과거 뇌혈관 조영술에 흔히 사용되었던 토로트라스트의 주요 성분이었지만, 투여 후 수년 후에 간 혈관육종과 같은 희귀 암을 유발하는 것으로 밝혀졌다.^[15] 조영제 투여 후 10년 이상 경과한 피험자에게 폐와 간에서 악성 종양이 발생했다는 보고도 있다.^[22] 이러한 이유로 토로트라스트는 사용이 중단되었고, 요오드화 조영제(주사 가능한 요오드) 또는 섭취 가능한 황산바륨 현탁액으로 대체되었다.^[15]

3. 5. 램프 맨틀

과거 주요 용도 중 하나는 1890년 칼 아우어 폰 벨스바흐가 개발한 등롱의 가스 맨틀이었는데, 이는 99%의 이산화 토륨(ThO₂)과 1%의 세륨(IV) 산화물로 구성되었다. 1980년대 후반까지도 생산된 이산화 토륨의 약 절반(연간 수백 톤)이 이 용도로 사용된 것으로 추산되었다.^[16] 일부 맨틀은 여전히 토륨을 사용하지만, 이트륨 산화물(또는 때로는 지르코늄 산화물)이 대체재로 점점 더 많이 사용되고 있다.

3. 6. 유리 제조

유리에 이산화 토륨을 첨가하면 굴절률을 높이고 분산을 감소시키는 데 도움이 된다. 이러한 유리는 카메라와 과학 기기용 고품질 렌즈에 사용된다.^[17] 이러한 렌즈에서 나오는 방사선은 수년에 걸쳐 렌즈를 어둡게 하고 누렇게 변색시키며 필름을 손상시킬 수 있지만 건강상의 위험은 최소화된다.^[18]

누렇게 변한 렌즈는 강한 자외선에 장시간 노출시키면 원래의 무색 상태로 복원할 수 있다. 이산화 토륨은 비슷한 효과를 제공하고 방사성이 아니기 때문에 거의 모든 현대 고굴절 유리에서 란타넘 산화물과 같은 희토류 산화물로 대체되었다.^[19]

4. 인간과의 관계

이산화 토륨(ThO₂)은 과거 의료 분야에서 토로트라스트(Thorotrast)라는 혈관 조영제로 사용되었으나, 투여 후 10년 이상 경과한 피험자에게 폐와 간에서 악성 종양이 발생했다는 보고가 있다.^[22]

4. 1. 대한민국

4. 2. 기타 국가

5. 제조

산화 토륨(IV)은 슈우산 토륨(IV) 또는 질산 토륨(IV)의 배소(焙焼)로 얻을 수 있다.^[26][27]

참조

_[1] 서적 undefined Haynes
_[2] 서적 undefined Haynes
_[3] 서적 undefined Haynes
_[4] 논문 Thermal expansions of NpO₂ and some other actinide dioxides
_[5] 웹사이트 Thorium dioxide https://pubchem.ncbi[...]
_[6] 서적 Nature's Building Blocks https://archive.org/[...] Oxford University Press
_[7] 논문 Formation of solid thorium monoxide at near-ambient conditions as observed by neutron reflectometry and interpreted by screened hybrid functional calculations
_[8] 논문 The Reaction Occurring on Thoriated Cathodes
_[9] 서적 An Introduction to Materials Engineering. and Science for Chemical and Materials. https://books.google[...] John Wiley & Sons
_[10] 논문 Measurement and evaluation of hydrogen trapping in thoria dispersed nickel
_[11] 논문 The effect of yttrium and thorium on the oxidation behavior of Ni-Cr-Al alloys
_[12] 논문 The high-temperature oxidation of nickel-20 wt.% chromium alloys containing dispersed oxide phases
_[13] 논문 Interfacial energetics in the TD-nickel and TD-nichrome systems
_[14] 서적 Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry Wiley-VCH, Weinheim
_[15] 웹사이트 Thorotrast https://radiopaedia.[...]
_[16] 서적 undefined
_[17] 서적 The Elements, in Handbook of Chemistry and Physics https://archive.org/[...] CRC Press 2004
_[18] 웹사이트 Thoriated Camera Lens (ca. 1970s) https://orau.org/hea[...] 2017-09-29
_[19] 서적 Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry Wiley-VCH
_[20] 논문 Thermal expansions of NpO₂ and some other actinide dioxides
_[21] 서적 Nature's Building Blocks Oxford University Press
_[22] 서적 病理学 総論 医歯薬出版
_[23] 뉴스 undefined 朝日新聞 1979-07-07
_[24] 웹사이트 酸化トリウム含有のガラス片の発見について https://www.konicami[...] コニカミノルタ 2005-06-24
_[25] 뉴스 undefined 朝日新聞 1979-07-07
_[26] 논문 Characteristic Properties of Thorium. Oxide Particles
_[27] 논문 PROPERTIES OF NICKEL-THORIA ALLOYS PREPARED BY THERMAL DECOMPOSITION OF THORIUM NITRATE
_[28] 서적 undefined Haynes
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_[31] 논문 Thermal expansions of NpO₂ and some other actinide dioxides https://archive.org/[...]