Знаете ли, че Цирконий играе ключова роля както в осъществяването, така и в спирането на ядрена реакция в ядрената електроцентрала? Преди да обясним това, първо ще изложим основните свойства на Цирконий, ще го сравним с Титан и ще представим няколко различни приложения.

Какво е Цирконий?

Цирконий е преходен Метал, произхождащ от минерала Циркон, атомният му номер е 40 и обозначаваме този елемент 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 въпреки това Цирконий не се добива директно в чист вид от земята. Минералът Циркон, от който изолираме Цирконий, често се добива като страничен продукт при добива на Титан и Калай. В процеса на превръщане на минерала Циркон в метален Цирконий се образува и малко количество Хафний. Циркон се намира главно в Австралия, Америка, Южна Африка, Бразилия, Индия и Русия.

Свойства на Цирконий

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

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

Цирконий в сравнение с Титан

Цирконий и Титан споделят 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 силния, стабилен оксиден слой. Ако сравним чист Цирконий с чист Титан, Цирконий е по-здрав от двата, особено при високи температури и при силни химически вещества корозионната устойчивост на Цирконий е по-добра. Въпреки това, има Титанови сплави (като например grade 5), които са многократно по-здрави от всички варианти на Цирконий. И Титан, и Цирконий са много здрави, относително леки и и двата могат да се заваряват добре. 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 много 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 Титан често се избира пред Цирконий.

Приложение на Цирконий

Благодарение на уникалните си свойства Цирконий е много подходящ за приложение в различни пазари. Около 90 процента от производството на Цирконий се използва за ядренореакторна технология. Освен това Цирконий се прилага в:

  • Химическата индустрия
  • Медицински изделия
  • Авиация
  • Съхранение на водород
  • Военна индустрия

Цирконий в ядрени реактори: Zircaloy

Цирконий е от съществено значение за производството на ядрена енергия. Две забележителни свойства правят Метала особено подходящ за приложение в ядрени 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 добре и с двете; точката му на топене е 1855 °C и абсорбира малко неутрони. Свободното движение на неутрони е съществено за разцепването на атомите на Уран, тъй като Металът абсорбира толкова малко неутрони, че те могат да се движат свободно и ядрената енергия може да се произвежда ефективно.

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 тогава се образува 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 химични процеси

Цирконий се използва широко в химичните процеси, както в производството на катализатори и пигменти, така и за защита на оборудване, резервоари за съхранение, тръбопроводи и др. Цирконий и различните му сплави осигуряват корозионната и топлинната устойчивост, необходими 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 сътрудничество 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 пишете на n.kesteloo@metel.nl.