なぜ原子炉でジルコニウムが使われているのですか？
なぜ原子炉でジルコニウムが使用されるのですか？
ジルコニウム は、驚くべき耐食性、高融点、高硬度、強度を備えたレアメタルです。航空宇宙、軍事、核反応、原子力の分野で広く使用されています。下の動画では、原子炉でジルコニウムが使用される理由を説明する実験があります。 。
最初は、ジルコニウム 研究によると、熱中性子吸収に対するジルコニウムの影響が原子炉の効率に影響を与える可能性があることが示されているため、は原子力産業での使用に適した材料とは見なされていませんでした。その後、オークリッジインスティテュートの研究者は、 2.5％ ジルコニウム中のハフニウムの割合は、その大きな熱中性子捕獲断面積の原因でした。
ジルコニウム およびハフニウム 鉱石に関連しており、一般的に分離が困難です。 1850年代まで、海軍原子力推進プロジェクトの提督は、ノーチラス原子力潜水艦の水冷原子炉でジルコニウムを使用することを決定しました。
その時点ですでにジルコニウムがプロジェクトに使用されていましたが、ジルコニウムの使用に関する厳格な基準はありませんでした。 、そして研究者たちは、ジルコニウムの純度を向上させることだけを知っていました。 合金の特性に良いでしょう。ストリップジルコニウムを精製するためにいくつかのプロセスが使用されますが、それでも少量の窒素が含まれているため、高温での腐食に対する耐性が低くなります。
最後に、研究者たちは、不純物（スズ、鉄、クロム、ニッケルなど）を含むいくつかのジルコニウム材料を発見したため、純度がジルコニウムの耐食性の鍵ではないことに気づきました。高純度のジルコニウム材料よりも耐食性が高かった。したがって、ジルコニウム合金の開発 議事に置かれます。
ジルコニウム合金 熱中性子捕獲断面積が小さく（0.185b）、驚くほど耐食性があるため、沸騰水型原子炉のコアクラッド管、グリッド、ガイド管などの核分裂炉や圧力に広く使用されています。加圧水型原子炉のパイプと排気原子炉容器。
アプリケーションを使用 ジルコニウム合金 原子力産業では、ジルコニウム産業が急速に発展してきました。核巨大変化原子炉では、核燃料は常に核分裂反応です。
この反応では、中性子がU235の原子核に衝突し、Ba140とKr93に分裂し、同時に2つまたは3つの中性子を放出します。他のU235原子核は、これらの中性子と再核分裂によって衝撃を受けます。これが核分裂の連鎖反応です。
中性子捕獲断面積が大きい材料は、壁に衝突したときに多くの中性子を吸収し、連鎖反応の効率を低下させます。一方、連鎖反応は大量の熱を発生させますが、これは冷却水（または他の冷却材）を循環させることで除去され、過熱や原子炉の損傷を防ぎます。
金属が高温の水と接触すると、腐食（酸化）する可能性があります。耐食性の悪い材料は頻繁に交換する必要があり、コストが高くなり、安全事故につながりやすくなります。
したがって、コアクラッドおよび構造材料として、ジルコニウム合金は、低い中性子捕獲断面積と優れた耐食性を備えている必要があります。したがって、ジルコニウム合金の開発は、原子力産業。
結論
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