Toriul este un element chimic natural radioactiv cu numărul atomic 90 și simbol chimic Th, ce se găsește în natură (izotopul său cel mai stabil 232Th, care are un timp de înjumătățire de peste 14 milioane de ani).

A fost descoperit de minerologul norvegian Morten Thrane Esmark (1801 - 1882) în 1828, în Norvegia, lângă Brevig și identificat de chimistul suedez Jöns Jacob Berzelius.

Numele de thoriu este o referință la Thor, zeul războiului în mitologia scandinavă.

Thoriul este considerat a fi combustibilul nuclear al viitorului.  Canada, China, Germania, India, Olanda, Regatul Unit și S.U.A au făcut numeroase experimente utilizând thoriul combustibil nuclear substituent. Mai puțin radioactiv decât uraniul, thoriul poate fi exploatat în cariere de suprafață, iar acest lucru are un impact minim asupra mediului și costuri relativ reduse de valorificare. Cantitatea estimată de thoriu din scoarța terestră este de trei până la patru ori mai mare decât cea a uraniului. Principalul minereu din care se extrage thoriul este monazitul.

Proprietăți fizice

Thoriul pur este un metal alb argintiu, care este stabil în aer uscat și își păstrează luciul metalic pentru mai multe luni. Atunci când este adus în mediu umed și bogat în oxigen, începe să se oxideze, devenind treptat cenușiu, apoi negru. Proprietățile fizice se alterează în funcție de gradul de oxidare al metalului. Thoriul pur este moale, foarte ductil, putând fi laminat la rece. Pulberile metalice de thoriu sunt piroforice.

Proprietăți chimice

În urma „arderii” thoriului în reactorul nuclear, nu rezultă plutoniu 239, element radioactiv obținut din uraniu și întrebuințat la fabricarea bombei atomice. În urma dezintegrării nucleare a thoriului rezultă un gaz nobil și radioactiv, radonul (Rn).

Pericol și impact asupra sănătății

Pulberea metalică de thoriu este piroforică și se aprinde spontan în aer. În mod natural, timpul de înjumătățire al thoriului este foarte lung, iar radiațiile alfa emise de o cantitate foarte mică din acest metal nu pot penetra pielea umană. Expunerea la thoriu pe o perioadă lungă de timp poate cauza cancer. Această perioadă poate dura până la 30 de ani de la contactul sau ingestia unei cantități foarte mici de thoriul, pentru ca simptome să se manifeste.

Toriul, o alternativă eficientă pentru producerea energiei nucleare

Toriul ar putea furniza o alternativă mai sigură în calitate de combustibil radioactiv, comparativ cu ce se folosește în prezent pentru acest lucru.  Diferența cheie dintre toriu și alți combustibili nucleari este aceea că materialul cu pricina nu poate întreține o reacție în lanț de unul singur, așa cum este cazul combustibililor fisibili, precum uraniul și plutoniul. Totuși, fisiunea poate fi produsă și pentru toriu, care, chiar dacă nu este fisibil, este fertil – adică poate produce material fisibil, sub incidența neutronilor proveniți de la o sursă exterioară.

Se estimează că toriul este de trei până la de patru ori mai abundent decât uraniul în crusta Pământului și are avantajul de a se găsi în natură într-un singur izotop. Această calitate îl recomandă în rolul de combustibil nuclear deoarece nu mai trebuie îmbogățit pentru separarea izotopului necesar procesului de producere a energiei. În mod convenabil, toriul poate fi exploatat ca sursă de alimentare pentru un reactor nuclear sub forma lichidă a unei mixturi saline topită.

Fisiunea se manifestă în cazul toriului atunci când atomii săi absorb un neutron pentru a se transforma într-un izotop mai greu ce se dezintegrează rapid într-un izotop al elementului protactiniu și apoi într-un izotop de uraniu, care este fisionat sub incidența bombardării cu un neutron adițional. Numărul de neutroni pe care toriul însuși îi produce nu este suficient pentru o reacție în lanț autosustenabilă. Un accelerator de particule ar putea fi folosit spre a furniza neutronii necesari pentru ca fisiunea să se manifeste în toriu; un reactor nuclear animat de o astfel de sursă de neutroni externă ar fi cunoscut sub denumirea de „sistem coordonat de accelerator (de particule)” (SCA).  Noțiunea de SCA este meritul lui Carlo Rubbia de la Organizația Europeană pentru Cercetare Nucleară (CERN), câștigător în 1984 al Premiului Nobel pentru Fizică. ADS ar fi, probabil, mai mic decât alte reactoare și ar fi condiționat strict de funcționarea acceleratorului, ceea ce ar spori considerabil controlul și siguranța sa. Totuși, trebuie notat că și într-un reactor nectritic căldura generată de dezintegrarea materialelor poate fi semnificativă și va necesita răcire. Într-un reactor ce consumă toriu, cantități din alți combustibili nucleari pot fi incluse, atât timp cât nu monopolizează procesul de fisiune, spre a o genera în lanț. Astfel, reactorul ar putea fi folosit pentru a furniza energie prin dezintegrarea materialelor radioactive provenind de la armament nuclear dezasamblat și chiar a deșeurilor altor reactoare. Este, de asemenea, posibil ca reactoarele cu toriu să fie de așa manieră proiectate încât să nu existe posibilitatea extragerii materialului fisibil, care ar putea fi apoi folosit pentru construirea de arme nucleare.

Deși toate reactoarele nucleare vor produce deșeuri radioactive, un reactor alimentat cu toriu va produce deșeuri cu viață mult mai scurtă decât cele alimentate de uraniu sau plutoniu. Perioada sa de înjumătățire este de aproximativ 500 de ani, asemenea cenușei de cărbune, și nu zeci de mii de ani, așa cum se întâmplă în cazul uraniului. Mai mult, toriul nu poate produce topirea sau explozia unui reactor și poate arde deșeurile reactoarelor convenționale. În plus, se estimează că dintr-o singură tonă de toriu se poate extrage aceeași cantitate de energie cultivabilă din două sute de tone de uraniu, sau din 3.500.000 de tone de cărbune.

Deși unele reactoare au exploatat toriul pentru scopuri experimentale, o centrală nucleară folosind ca materie primă acest element nu este, încă, o realitate. Țări precum Rusia, India și China cercetează întrebuințarea toriului și un astfel de reactor ar putea deveni într-o zi o sursă de energie viabilă. De ce durează atât de mult pentru ca toriul să intre în cărțile energiei nucleare? Motivul principal pare să fie acela că nu poate fi folosit pentru a construi cu el o bombă atomică, ceea ce a făcut să fie ignorat în timpul proiectului Manhattan și în cadrul dezvoltării centralelor nucleare care a urmat după aceea.