Tudtad, hogy a Zirkónium kulcsszerepet játszik mind a magreakció elindításában, mind annak megállításában egy atomerőműben? Mielőtt ezt elmagyaráznánk, először ismertetjük a Zirkónium legfontosabb tulajdonságait, összehasonlítjuk a Titánnal, és felsorolunk néhány különböző felhasználási területet.

Mi az a Zirkónium?

A Zirkónium egy átmeneti Fém, amely a Zirkon nevű ásványból származik, az atomszáma 40, és a Zr szimbólummal jelöljük. A Zirkóniumot már 1789-ben felfedezték, de csak 1914-ben izolálták először tiszta formában.

A kémiai elem Zirkónium az egyik leggyakoribb elem a földkéregben, mégis a Zirkóniumot nem tisztán bányásszák. A Zirkon ásványt, amelyből a Zirkóniumot izoláljuk, gyakran melléktermékként nyerik ki a Titán és Ón bányászatakor. A Zirkon ásványból fémes Zirkónium előállítása során kis mennyiségű Hafnium is keletkezik. A Zirkont főként Ausztráliában, Amerikában, Dél-Afrikában, Brazíliában, Indiában és Oroszországban találjuk.

A Zirkónium tulajdonságai

A ezüstszürke átmeneti Fém, a Zirkónium rendkívül sokoldalú. Néhány jellemző tulajdonsága:

  • Korrózióálló
  • Magas biokompatibilitás
  • Húzható és alakítható
  • Nagyon erős, még magas hőmérsékleten is
  • Átlátszó neutronokra

Zirkónium összehasonlítása a Titánnal

A Zirkónium és a Titán számos hasonló tulajdonságot mutat, ami nem meglepő, ha figyelembe vesszük, hogy a Zirkóniumot gyakran a Titán melléktermékeként nyerik ki. De mik ezek a hasonlóságok és mik a különbségek?

Hasonlóságok

Mindkét Fém magas olvadásponttal rendelkezik, és nagyon korrózióálló a stabil, erős oxidrétegük miatt. Ha tiszta Zirkóniumot hasonlítunk össze tiszta Titánnal, a Zirkónium erősebb a kettő közül, különösen magas hőmérsékleten, és erős kémiai anyagok esetén a Zirkónium korrózióállósága jobb. Ugyanakkor léteznek Titánötvözetek (például az 5-ös fokozat), amelyek sokkal erősebbek, mint bármely Zirkónium változat. Mind a Titán, mind a Zirkónium nagyon erős, viszonylag könnyű és jól hegeszthető. Ezenkívül mindkét Fém nem mérgező és biokompatibilis az emberi testtel, ezért alkalmasak orvosi alkalmazásokra, például fogtechnikai és sebészeti eszközökben.

Különbségek

A Fémek főként szerkezetükben, felhasználásukban és beruházási igényükben különböznek. A szerkezeti különbség, miszerint a Zirkóniumnak hatszögletű szerkezete van, míg a Titánnak kristályszerkezete, eltérő feldolgozási technikákat igényel. A Titánt és a Zirkóniumot különböző piacokon különböző alkalmazásokra használják: a Zirkóniumot főként nukleáris energiában és nagyon kémiai folyamatokban alkalmazzák, míg a Titánt gyakrabban használják a légi- és űriparban, orvosi protézisekben és tengeri alkalmazásokban. Ha a Titán megfelel a műszaki követelményeknek, akkor ez egy nagyon költséghatékony Fém, ezért gyakrabban választják, mint a Zirkóniumot.

A Zirkónium felhasználása

A Zirkónium egyedi tulajdonságai miatt nagyon alkalmas különböző piacokon való alkalmazásra. Becslések szerint a Zirkónium termelés mintegy 90 százaléka a magreaktortechnológiának szól. Ezen kívül a Zirkóniumot alkalmazzák többek között:

  • Kémiai iparban
  • Orvosi eszközökben
  • Légi közlekedésben
  • Hidrogéntárolásban
  • Katonai iparban

Zirkónium a magreaktorokban: Zircaloy

A Zirkónium elengedhetetlen a nukleáris energia előállításában. Két figyelemre méltó tulajdonság teszi különösen alkalmassá a Fémet a magreaktorokban való használatra: a Zirkónium nagyon hőálló, alig nyeli el a neutronokat, és akár 750°C-ig nagyon korrózióálló.

A nukleáris energia előállítása olyan folyamat, amelyben a hő és a neutronok kulcsfontosságúak. A Zirkónium jól kezeli mindkettőt, az olvadáspontja 1855 °C, és kevés neutront nyel el. A neutronok szabad mozgása elengedhetetlen az Urán atomok hasadásához, mivel a Fém kevés neutront nyel el, a neutronok jól mozoghatnak, és hatékonyan állítható elő nukleáris energia.

zirconium buis voor warmte wisselaar

Ezenkívül a Zirkónium elengedhetetlen a magreakció biztonságos leállításához. A magreakció leállításához neutronelnyelő hasadóanyag rudakat aktiválnak. Ezeket a rudakat hűtővízzel hűtik. A rudak meleg fémfelülete nem léphet reakcióba a hűtővízzel, mert akkor nagyon robbanásveszélyes hidrogén keletkezik. Ezért a rudakat Zircaloy burkolattal látják el. A Zircaloy egy ötvözet, amely különböző összetételekben elérhető, és legalább 90 százalékban (a nukleáris energia alkalmazásában 95%) Zirkóniumból áll. Az ötvözet ezen kívül kis mennyiségű Ónt, Vasat, Nikkelt, Krómot vagy Niobiumot tartalmaz.

Zirkónium a kémiai folyamatokban

A Zirkóniumot széles körben alkalmazzák kémiai folyamatokban, például katalizátorok és pigmentek gyártásában, valamint berendezések, tárolótartályok, csővezetékek védelmére. A Zirkónium és különböző ötvözetei biztosítják a korrózió- és hőállóságot, amely szükséges a biztonságos és hatékony kémiai folyamatokhoz, ahol savakat, lúgokat és más maró anyagokat és/vagy magas hőmérsékletet használnak.

Érdekelnek a Metellel való együttműködés előnyei? Csapatunk szívesen mesél programunkról vagy megközelítésünkről, és örömmel oszt meg példákat sikeres együttműködésekről a te piacodon működő partnerekkel. Foglalj időpontot a 0416 – 724 800 telefonszámon vagy írj e-mailt a n.kesteloo@metel.nl címre.