Wussten Sie, dass Zirkonium sowohl beim Ermöglichen als auch beim Stoppen einer Kernreaktion in einem Kernkraftwerk eine entscheidende Rolle spielt? Bevor wir dies erklären, stellen wir zunächst die wichtigsten Eigenschaften von Zirkonium dar, vergleichen es mit Titan und listen einige verschiedene Anwendungen auf.

Was ist Zirkonium?

Zirkonium ist ein Übergangsmetall, das aus dem Mineral Zirkon stammt, die Ordnungszahl ist 40 und dieses Element wird mit dem Symbol Zr gekennzeichnet. Zirkonium wurde bereits 1789 entdeckt, jedoch erst 1914 erstmals in reiner Form isoliert. Das chemische Element Zirkonium ist eines der häufigsten Elemente in der Erdkruste, dennoch wird Zirkonium nicht direkt aus der Erde gewonnen. Das Mineral Zirkon, aus dem Zirkonium gewonnen wird, ist…Leren wordt vaak als Beifang gewonnen beim Abbau von Titan und Zinn. Im Prozess der Umwandlung des Minerals Zirkon in metallisches Zirkonium entsteht auch eine kleine Menge Hafnium. Zirkon finden wir vor allem in Australien, Amerika, Südafrika, Brasilien, Indien und Russland.

Eigenschaften von Zirkonium

Das silbergraue Übergangsmetall Zirkonium ist äußerst vielseitig. Einige charakteristische Eigenschaften sind:

  • Korrosionsbeständig
  • Hohe Biokompatibilität
  • Duktil und formbar
  • Sehr stark, auch bei hohen Temperaturen
  • Transparent für Neutronen

Zirkonium im Vergleich zu Titan

Zirkonium und Titan weisen einige ähnliche Eigenschaften auf, was nicht verwunderlich ist, wenn man bedenkt, dass Zirkonium oft gewonnen wird.als Nebenprodukt von Titan. Aber was sind dann die Gemeinsamkeiten und was sind die Unterschiede?

Gemeinsamkeiten

Beide Metalle haben einen hohen Schmelzpunkt und sind durch ihre starke, stabile Oxidschicht sehr korrosionsbeständig. Wenn wir reines Zirkonium mit reinem Titan vergleichen, ist Zirkonium das stärkere der beiden Metalle, insbesondere bei hohen Temperaturen und in starken chemischen Substanzen ist die Korrosionsbeständigkeit von Zirkonium besser. Es gibt jedoch Titanlegierungen (wie zum Beispiel Grade 5), die weitaus stärker sind als alle Zirkoniumvarianten. Sowohl Titan als auch Zirkonium sind sehr stark, relativ leicht und lassen sich beide gut schweißen. Darüber hinaus sind beide Metalle ungiftig und biokompatibel mit dem menschlichen Körper, was sie für medizinische Anwendungen, beispielsweise in der Zahn…chirurgische Technik und Instrumente.

Unterschiede

Die Metalle unterscheiden sich vor allem in Struktur, Anwendung und Investition. Der Unterschied in der Struktur, Zirconium hat eine hexagonale Struktur und Titan eine kristalline Struktur, erfordert unterschiedliche Verarbeitungstechniken. Titan und Zirconium werden für verschiedene Anwendungen in unterschiedlichen Märkten verwendet. Zirconium wird häufig in der Kernenergie und in stark chemischen Prozessen eingesetzt, während Titan häufiger in der Luft- und Raumfahrt, bei medizinischen Prothesen und in maritimen Anwendungen Verwendung findet. Wenn Titan die technischen Anforderungen erfüllt, ist esdies ein sehr kosteneffizientes Metall ist, wodurch Titan häufiger gewählt wird als Zirkonium.

Anwendung von Zirkonium

Zirkonium ist aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften sehr gut für den Einsatz in verschiedenen Märkten geeignet. Schätzungen zufolge sind etwa 90 Prozent der Zirkoniumproduktion für die Kernreaktortechnologie bestimmt. Darüber hinaus wird Zirkonium unter anderem in folgenden Bereichen eingesetzt:

  • Chemische Industrie
  • Medizinische Geräte
  • Luftfahrt
  • Wasserstoffspeicherung
  • Militärindustrie

Zirkonium in Kernreaktoren: Zircaloy

Zirkonium ist wesentlich für die Erzeugung von Kernenergie. Zwei bemerkenswerte Eigenschaften machen das Metall besonders geeignet für den Einsatz in Kernreaktoren: Zirkonium ist äußerst hitzebeständig, absorbiert kaum Neutronen und ist zubei einer Temperatur von 750°C sehr korrosionsbeständig. Die Erzeugung von Kernenergie ist ein Prozess, bei dem Hitze und Neutronen entscheidend sind. Zirkonium kann mit beidem gut umgehen, sein Schmelzpunkt liegt bei 1855 °C und es absorbiert nur wenige Neutronen. Die freie Bewegung von Neutronen ist essentiell für die Spaltung von Uranatomen, da das Metall so wenig Neutronen absorbiert, können sich Neutronen gut bewegen und effizient Kernenergie erzeugt werden. Zirkoniumrohr für Wärmetauscher Darüber hinaus ist Zirkonium entscheidend für das sichere Stoppen der Kernreaktion. Um die Kernreaktion zu stoppen, werden Brennstäbe, die die Neutronen…tronen absorbieren aktiviert. Diese Stäbe werden mit Kühlwasser gekühlt. Die heiße Metalloberfläche der Stäbe darf nicht mit dem Kühlwasser reagieren, da sonst das hoch explosive Wasserstoff entsteht. Deshalb sind die Stäbe mit einer Zircaloy-Hülle versehen. Zircaloy ist eine Legierung, die in verschiedenen Zusammensetzungen verfügbar ist und zu mindestens 90 Prozent (95% für Anwendungen in der Kernenergie) aus Zirkonium besteht. Zusätzlich enthält die Legierung eine kleine Menge Zinn, Eisen, Nickel, Chrom oder Niobium.

Zirkonium in chemischen Prozessen

Zirkonium wird häufig in chemischen Prozessen eingesetzt, sowohl bei der Herstellung von beispielsweise Katalysatoren und Pigmenten als auch zum Schutz von Geräten, Lagertanks, Rohrleitungen usw. Zirkonium und die verschiedenen Legierungen ermöglichen ddie Korrosions- und Hitzebeständigkeit, die für sichere und effiziente chemische Prozesse erforderlich sind, in denen Säuren, Basen und andere ätzende Stoffe und/oder hohe Temperaturen verwendet werden. Neugierig auf die Vorteile einer Zusammenarbeit mit Metel? Unser Team erzählt Ihnen gerne alles über unser Programm oder unsere Herangehensweise und teilt mit Freude Beispiele erfolgreicher Kooperationen mit Kunden in Ihrem spezifischen Markt. Vereinbaren Sie einen Termin unter 0416 – 724 800 oder senden Sie eine E-Mail an n.kesteloo@metel.nl.