Ali ste vedeli, da ima Niobium ključno vlogo tako pri omogočanju kot pri zaustavitvi jedrske reakcije v jedrski elektrarni? Preden to pojasnimo, bomo najprej predstavili glavne lastnosti Niobium, ga primerjali s Titanom in našteli nekaj različnih uporab.

Kaj je Niobium?

Niobium je prehodni kovinski element, ki izvira iz minerala Zirkon, atomska številka je 40 in ta element označujemo s simbolom Zr. Niobium je bil odkrit že leta 1789, vendar je bil prvič v čisti obliki izoliran šele leta 1914.

Kemični element Niobium je eden najpogostejših elementov v zemeljski skorji, vendar Niobium ni pridobljen neposredno iz rude. Mineral Zirkon, iz katerega izoliramo Niobium, se pogosto pridobiva kot stranski produkt pri rudarjenju Titan in Kositra. Pri procesu pretvorbe minerala Zirkon v kovinski Niobium nastane tudi majhna količina Hafnija. Zirkon najdemo predvsem v Avstraliji, Ameriki, Južni Afriki, Braziliji, Indiji in Rusiji.

Lastnosti Niobium

Srebrno-sivi prehodni kovinski element Niobium je zelo vsestranski. Nekatere značilne lastnosti so:

  • Odporen proti koroziji
  • Visoka stopnja biokompatibilnosti
  • Duktilen in oblikovalen
  • Zelo močan, tudi pri visokih temperaturah
  • Prosojen za nevtrone

Niobium v primerjavi s Titanom

Niobium in Titan imata nekaj skupnih lastnosti, kar ni presenetljivo, če upoštevamo, da Niobium pogosto pridobivamo kot stranski produkt Titanove rude. Kaj so torej podobnosti in kakšne so razlike?

Podobnosti

Obe kovini imata visoko tališče in sta zelo odporni proti koroziji zaradi močne, stabilne oksidne plasti. Če primerjamo čisti Niobium s čistim Titanom, je Niobium močnejši od obeh, še posebej pri visokih temperaturah, njegova odpornost proti koroziji je boljša tudi pri močnih kemičnih snoveh. Vendar pa obstajajo Titanove zlitine (kot je na primer razred 5), ki so večkrat močnejše od vseh različic Niobiuma. Tako Titan kot Niobium sta zelo močna, relativno lahka in dobro varljiva. Poleg tega sta obe kovini netoksični in biokompatibilni s človeškim telesom, zaradi česar sta primerni za medicinske aplikacije, na primer v zobozdravstvu in kirurških instrumentih.

Razlike

Kovine se razlikujejo predvsem po strukturi, uporabi in investicijah. Razlika v strukturi, Niobium ima heksagonalno strukturo, Titan pa kristalno strukturo, zahteva različne proizvodne tehnike. Titan in Niobium se uporabljata za različne namene na različnih trgih; Niobium se pogosto uporablja v jedrski energiji in zelo kemičnih procesih, medtem ko se Titan pogosteje uporablja v letalstvu in vesoljski industriji, medicinskih protezah in pomorskih aplikacijah. Če Titan izpolnjuje tehnične zahteve, je to zelo stroškovno učinkovit material, zaradi česar je Titan pogosto izbran pred Niobiumom.

Uporaba Niobium

Niobium je zaradi svojih edinstvenih lastnosti zelo primeren za uporabo na različnih trgih. Približno 90 odstotkov proizvodnje Niobiuma je namenjenih jedrskim reaktorjem. Poleg tega se Niobium uporablja med drugim v:

  • Kemijski industriji
  • Medicinskih pripomočkih
  • Letalstvu
  • Skladiščenju vodika
  • Vojaški industriji

Niobium v jedrskih reaktorjih: Zircaloy

Niobium je bistven za proizvodnjo jedrske energije. Dve izstopajoči lastnosti naredita kovino še posebej primerno za uporabo v jedrskih reaktorjih: Niobium je zelo odporen na vročino, skoraj ne absorbira nevtronov in je do temperature 750°C zelo odporen proti koroziji.

Proizvodnja jedrske energije je proces, kjer sta toplota in nevtroni ključnega pomena. Niobium dobro prenaša oba dejavnika, ima tališče 1855 °C in absorbira malo nevtronov. Prosta gibanja nevtronov so bistvena pri cepitvi atomov urana, ker kovina absorbira zelo malo nevtronov, se ti lahko prosto gibljejo in jedrska energija se lahko učinkovito proizvaja.

zirconium buis voor warmte wisselaar

Poleg tega je Niobium bistven za varno zaustavitev jedrske reakcije. Za zaustavitev jedrske reakcije se aktivirajo gorivne palice, ki absorbirajo nevtrone. Te palice se hladijo s hladilno vodo. Topla kovinska površina palic ne sme reagirati s hladilno vodo, saj bi sicer nastal zelo eksploziven vodik. Zato so palice prevlečene z ohišjem iz Zircaloyja. Zircaloy je zlitina, na voljo v različnih sestavah, ki vsebuje vsaj 90 odstotkov (95 % za jedrsko energijo) Niobiuma. Poleg tega zlitina vsebuje majhne količine Kositra, Železa, Niklja, Kroma ali Niobiuma.

Niobium v kemičnih procesih

Niobium se pogosto uporablja v kemičnih procesih, tako pri proizvodnji katalizatorjev in pigmentov kot zaščiti opreme, skladiščnih rezervoarjev, cevovodov itd. Niobium in različne zlitine zagotavljajo odpornost proti koroziji in vročini, ki je potrebna za varne in učinkovite kemične procese, kjer se uporabljajo kisline, baze in druge jedke snovi in/ali visoke temperature.

Vas zanimajo prednosti sodelovanja z Metel? Naša ekipa vam z veseljem pove vse o našem programu ali pristopu in z veseljem deli primere uspešnega sodelovanja z naročniki na vašem specifičnem trgu. Dogovorite se za sestanek preko 0416 – 724 800 ali pišite na n.kesteloo@metel.nl.