Знаете ли, че Цирконий играе ключова роля както за осъществяването, така и за спирането на ядрена реакция в ядрен реактор? Преди да обясним това, първо ще изложим основните свойства на Цирконий, ще го сравним с Титан и ще представим някои от различните му приложения.

Какво е Цирконий?

Цирконий е преходен Метал, произхождащ от минерала Циркон, с атомен номер 40 и обозначен със символа Zr. Цирконий е открит още през 1789 г., но за първи път е изолиран в чиста форма едва през 1914 г.

Химичният елемент Цирконий е един от най-разпространените елементи в земната кора, но Цирконий не се добива директно в чист вид от земята. Минералът Циркон, от който се изолира Цирконий, често се добива като страничен продукт при добива на Титан и Калай. В процеса на превръщане на минерала Циркон в метален Цирконий се получава и малко количество Хафний. Циркон се среща главно в Австралия, Америка, Южна Африка, Бразилия, Индия и Русия.

Свойства на Цирконий

Сребристо-сивият преходен Метал Цирконий е многофункционален. Някои от характерните му свойства са:

  • Устойчив на корозия
  • Висока биосъвместимост
  • Пластичен и оформяем
  • Много здрав, дори при високи температури
  • Прозрачен за неутрони

Цирконий в сравнение с Титан

Цирконий и Титан имат някои сходни свойства, което не е изненадващо, като се има предвид, че Цирконий често се добива като страничен продукт от Титан. Но какви са тези прилики и какви са разликите?

Прилики

И двата Метала имат висока точка на топене и са много устойчиви на корозия благодарение на своята здрава, стабилна оксидна повърхност. Ако сравним чист Цирконий с чист Титан, Цирконий е по-здравият от двата, особено при високи температури, а устойчивостта му на корозия при силни химични вещества е по-добра. Въпреки това, съществуват Титанови сплави (като например grade 5), които са многократно по-здрави от всички варианти на Цирконий. И Титан, и Цирконий са много здрави, сравнително леки и лесни за заваряване. Освен това и двата Метала не са токсични и са биосъвместими с човешкото тяло, което ги прави подходящи за медицински приложения, например в зъботехниката и хирургическите инструменти.

Разлики

Металите се различават главно по структура, приложение и инвестиции. Разликата в структурата – Цирконий има хексагонална структура, а Титан кристална структура – изисква различни технологии за обработка. Титан и Цирконий се използват за различни приложения в различни пазари; Цирконий се използва широко в ядрената енергетика и силно химични процеси, докато Титан по-често се прилага в авиацията, медицинските протези и морските приложения. Когато Титан отговаря на техническите изисквания, той е много икономичен Метал, поради което често се избира пред Цирконий.

Приложения на Цирконий

Благодарение на уникалните си свойства, Цирконий е много подходящ за употреба в различни сектори. Около 90 процента от производството на Цирконий се използва за ядрените реактори. Освен това Цирконий се използва в:

  • Химическата индустрия
  • Медицински изделия
  • Авиацията
  • Съхранение на водород
  • Военната индустрия

Цирконий в ядрените реактори: Zircaloy

Цирконий е от съществено значение за производството на ядрена енергия. Две забележителни свойства правят Метала особено подходящ за използване в ядрените реактори: Цирконий е много устойчив на топлина, почти не абсорбира неутрони и е много устойчив на корозия до температура от 750°C.

Производството на ядрена енергия е процес, в който топлината и неутроните са от ключово значение. Цирконий се справя отлично и с двете – точката му на топене е 1855 °C и абсорбира малко неутрони. Свободното движение на неутроните е от съществено значение за разцепването на атомите на Уран, тъй като Металът абсорбира много малко неутрони, което позволява на неутроните да се движат свободно и ефективно да се произвежда ядрена енергия.

zirconium buis voor warmte wisselaar

Освен това Цирконий е от съществено значение за безопасното спиране на ядрената реакция. За да се спре ядрената реакция, се активират горивни пръти, които абсорбират неутроните. Тези пръти се охлаждат с охлаждаща вода. Горещата метална повърхност на прътите не трябва да реагира с охлаждащата вода, защото това би довело до образуването на много експлозивен водород. Затова прътите са покрити с обвивка от Zircaloy. Zircaloy е сплав, налична в различни състави, която съдържа поне 90 процента (95% за приложения в ядрената енергетика) Цирконий. Освен това сплавта съдържа малко количество Калай, Желязо, Никел, Хром или Ниобий.

Цирконий в химичните процеси

Цирконий се използва широко в химичните процеси, както при производството на катализатори и пигменти, така и за защита на оборудване, резервоари, тръбопроводи и др. Цирконий и различните му сплави осигуряват необходимата устойчивост на корозия и топлина за безопасни и ефективни химични процеси, в които се използват киселини, основи и други корозивни вещества и/или високи температури.

Интересувате ли се от предимствата на сътрудничеството с Metel? Нашият екип с удоволствие ще ви разкаже всичко за нашата програма или подход и ще сподели примери за успешни сътрудничества с клиенти във вашия конкретен пазар. Запазете час на 0416 – 724 800 или изпратете имейл на n.kesteloo@metel.nl.