Știai că Zirkoniul 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 Zirkoniului, îl vom compara cu Titanul și vom enumera câteva aplicații diferite.

Ce este Zirkoniul?

Zirkoniul este un metal de tranziție provenit din mineralul Zircon, numărul atomic este 40 și caracterizăm acest element cu simbolul Zr. Zirkoniul a fost descoperit încă din 1789, dar a fost izolat în formă pură pentru prima dată abia în 1914.

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

Proprietățile Zirkoniului

Metalul de tranziție argintiu-gri Zirkoniu 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

Zirkoniu comparat cu Titanul

Zirkoniul și Titanul prezintă câteva proprietăți similare, ceea ce nu este surprinzător dacă luăm în considerare că Zirkoniul 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 Zirkoniul pur cu Titanul pur, Zirkoniul este cel mai puternic dintre cele două, în special la temperaturi ridicate, iar rezistența la coroziune a Zirkoniului este mai bună în prezența substanțelor chimice puternice. Totuși, există aliaje de Titan (cum ar fi gradul 5) care sunt de multe ori mai puternice decât toate variantele de Zirkoniu. Atât Titanul, cât și Zirkoniul sunt foarte puternice, relativ ușoare și ambele pot fi sudate bine. În plus, ambele metale sunt non-toxice și 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 în structură, aplicație și investiție. Diferența structurală, Zirkoniul având o structură hexagonală și Titanul o structură cristalină, necesită tehnici de prelucrare diferite. Titanul și Zirkoniul sunt utilizate pentru aplicații diferite în piețe diferite; Zirkoniul este folosit pe scară largă în energia nucleară și în procese chimice foarte agresive, în timp ce Titanul este mai frecvent utilizat în industria aerospațială, proteze medicale și aplicații maritime. Atunci când Titanul îndeplinește cerințele tehnice, acesta este un metal foarte rentabil, motiv pentru care Titanul este ales mai des decât Zirkoniul.

Aplicații ale Zirkoniului

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

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

Zirkoniu în reactoarele nucleare: Zircaloy

Zirkoniul este esențial în generarea energiei nucleare. Două proprietăți remarcabile fac metalul deosebit de potrivit pentru utilizarea în reactoarele nucleare: Zirkoniul 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. Zirkoniul gestionează bine ambele, 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 deplasa liber și energia nucleară poate fi generată eficient.

țevă de zirconiu pentru schimbător de căldură

În plus, Zirkoniul 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 atunci se formează hidrogen extrem de exploziv. De aceea, barele sunt acoperite cu un înveliș de Zircaloy. Zircaloy este un aliaj, disponibil în diferite compoziții, care conține cel puțin 90% (95% pentru aplicații în energie nucleară) Zirkoniu. În plus, aliajul conține o cantitate mică de Staniu, Fier, Nichel, Crom sau Niobiu.

Zirkoniu în procesele chimice

Zirkoniul este utilizat pe scară largă în procesele chimice, atât în producția de catalizatori și pigmenți, cât și pentru protecția echipamentelor, rezervoarelor de stocare, conductelor etc. Zirkoniul și diferitele aliaje asigură rezistența la coroziune și căldură necesare pentru procese chimice sigure și eficiente în care sunt folosite 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 nostru sau abordarea noastră și va împărtăși cu bucurie 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.