Știai că Zirkonium joacă un rol crucial atât în facilitarea, cât și în oprirea unei reacții nucleare într-o centrală nucleară? Înainte de a explica acest lucru, vom prezenta mai întâi cele mai importante proprietăți ale Zirkoniumului, îl vom compara cu Titanul și vom enumera câteva aplicații diferite.

Ce este Zirkonium?

Zirkonium este un Metal de tranziție provenit din mineralul Zirkoon, numărul atomic este 40 și caracterizăm acest element cu simbolul Zr. Zirkonium a fost descoperit încă din 1789, dar a fost izolat în formă pură abia în 1914.

Elementul chimic Zirkonium este unul dintre cele mai frecvente elemente din scoarța terestră, totuși Zirkonium nu este extras pur direct din sol. Mineralul Zirkoon din care izolăm Zirkonium este adesea extras ca produs secundar în timpul exploatării Titanului și Staniului. În procesul de transformare a mineralului Zirkoon în Zirkonium metalic apare și o cantitate mică de Hafnium. Zirkoon se găsește în special în Australia, America, Africa de Sud, Brazilia, India și Rusia.

Proprietățile Zirkoniumului

Metalul de tranziție argintiu-gri Zirkonium este foarte versatil. Câteva proprietăți caracteristice sunt:

  • Rezistent la coroziune
  • Grad ridicat de biocompatibilitate
  • Ductil și maleabil
  • Foarte puternic, chiar și la temperaturi ridicate
  • Transparent pentru neutroni

Zirkonium comparat cu Titanul

Zirkonium și Titanul prezintă câteva proprietăți similare, ceea ce nu este surprinzător dacă ne gândim că Zirkonium este adesea extras ca produs secundar al Titanului. Dar care sunt aceste asemănări și care sunt diferențele?

Asemănări

Ambele Metale au un punct de topire ridicat și sunt foarte rezistente la coroziune datorită stratului lor puternic și stabil de oxid. Dacă comparăm Zirkonium pur cu Titan pur, Zirkonium este mai puternic dintre cele două, iar la temperaturi ridicate și în prezența substanțelor chimice puternice, rezistența la coroziune a Zirkoniumului este superioară. Totuși, există aliaje de Titan (cum ar fi gradul 5) care sunt de multe ori mai puternice decât toate variantele de Zirkonium. Atât Titanul, cât și Zirkoniumul sunt foarte puternice, relativ ușoare și ambele pot fi sudate bine. În plus, ambele Metale nu sunt toxice și sunt biocompatibile cu corpul uman, ceea ce le face potrivite pentru aplicații medicale, de exemplu în tehnica dentară și instrumentele chirurgicale.

Diferențe

Metalele diferă în special prin structură, aplicație și investiție. Diferența structurală, Zirkoniumul având o structură hexagonală și Titanul o structură cristalină, necesită tehnici de prelucrare diferite. Titanul și Zirkoniumul sunt folosite pentru aplicații diferite în piețe diferite; Zirkoniumul este folosit mult în energia nucleară și în procese chimice foarte agresive, în timp ce Titanul este aplicat mai frecvent în industria aerospațială, proteze medicale și aplicații maritime. Când Titanul îndeplinește cerințele tehnice, acesta este un Metal foarte rentabil, motiv pentru care este ales mai des decât Zirkoniumul.

Aplicații ale Zirkoniumului

Datorită proprietăților sale unice, Zirkoniumul este foarte potrivit pentru utilizare în diverse piețe. Se estimează că aproximativ 90% din producția de Zirkonium este destinată tehnologiei reactoarelor nucleare. În plus, Zirkoniumul este utilizat în, printre altele:

  • Industria chimică
  • Dispozitive medicale
  • Aeronautică
  • Stocarea hidrogenului
  • Industria militară

Zirkonium în reactoarele nucleare: Zircaloy

Zirkoniumul este esențial în generarea energiei nucleare. Două proprietăți remarcabile fac Metalul deosebit de potrivit pentru utilizarea în reactoarele nucleare: Zirkoniumul este foarte rezistent la căldură, absoarbe foarte puțini neutroni și este foarte rezistent la coroziune până la o temperatură de 750°C.

Generarea energiei nucleare este un proces în care căldura și neutronii sunt cruciale. Zirkoniumul poate face față ambelor, punctul său de topire este de 1855 °C și absoarbe puțini neutroni. Mișcarea liberă a neutronilor este esențială în fisiunea atomilor de Uranium, deoarece Metalul absoarbe atât de puțini neutroni încât aceștia se pot mișca liber și energia nucleară poate fi generată eficient.

zirconium buis voor warmte wisselaar

În plus, Zirkoniumul este esențial pentru oprirea în siguranță a reacției nucleare. Pentru a opri reacția nucleară, sunt activate barele de combustibil care absorb neutronii. Aceste bare sunt răcite cu apă de răcire. Suprafața metalică caldă a barelor nu trebuie să reacționeze cu apa de răcire, deoarece astfel s-ar forma hidrogen extrem de exploziv. De aceea, barele sunt acoperite cu un înveliș de Zircaloy. Zircaloy este o Aliaj, disponibilă în diferite compoziții, care conține cel puțin 90% (95% pentru aplicații în energie nucleară) Zirkonium. În plus, aliajul conține o cantitate mică de Staniu, Fier, Nichel, Crom sau Niobium.

Zirkonium în procesele chimice

Zirkoniumul este folosit pe scară largă în procesele chimice, atât în producția de catalizatori și pigmenți, cât și pentru protecția echipamentelor, rezervoarelor de stocare, conductelor etc. Zirkoniumul și diferitele sale aliaje asigură rezistența la coroziune și căldură necesare pentru procese chimice sigure și eficiente în care se folosesc acizi, baze și alte substanțe corozive și/sau temperaturi ridicate.

Curios să afli avantajele unei colaborări cu Metel? Echipa noastră îți va povesti cu plăcere totul despre programul sau abordarea noastră și va împărtăși cu mare drag exemple de colaborări de succes cu clienți din piața ta specifică. Programează o întâlnire la 0416 – 724 800 sau trimite un e-mail la n.kesteloo@metel.nl.