De IAEA heeft The Metallurgy of Zirconium, uitgebracht. Een driedelige publicatie met een uitgebreid overzicht van het metaal, de winning, de eigenschappen en de toepassingen ervan in kernenergie. Hier zijn vijf interessante feiten over zirkonium:
-
Zirkonium is een glanzend zilvergrijs metaal.
Het is zeer kneedbaar en extreem bestand tegen corrosie en hitte. Zijn symbool in het periodiek systeem is Zr, en zijn atoomnummer is 40. Het smelt bij 1855 graden Celsius (°C) en kookt bij 4409 °C, en het wordt niet aangetast door zuren, basen of zeewater.
foto: ©www.chemistryworld.com
2. Het mineraal zirkoon is relatief wijdverspreid op het aardoppervlak. Zirkonium wordt hoofdzakelijk gewonnen uit het mineraal zirkoon, dat vaak wordt aangetroffen in het zand van kustwateren. Het mineraal bevindt zich niet in geconcentreerde afzettingen, maar is wijd verspreid in de grond. De belangrijkste producenten van zirkonium zijn Australië, China, Indonesië, Zuid-Afrika en Oekraïne. Buiten de aarde is het element aangetroffen in de sterren, waaronder de zon, en in maanrotsen.
Foto: Zirkonium winning. ©Iluka
3. Zirkonium werd ontdekt in 1789. Zirkonium werd geïdentificeerd door de Duitse chemicus Martin Klaproth in een zirkoonsteen uit Sri Lanka. Zuiver zirkonium – metaal dat niet gemengd of gelegeerd is met andere elementen – werd voor het eerst geproduceerd in 1925. Maar het werd niet op grote schaal gebruikt in de industrie tot het einde van de jaren 1940, toen het een belangrijk technisch materiaal werd dat werd gebruikt bij de productie van kernenergie.
Foto: Martin Heinrich Klaproth. ©Wikipedia
4. Zirkonium wordt voornamelijk gebruikt in de nucleaire sector. Zirkonium is onmisbaar bij de productie van kernenergie, met name als bekleding van lange cilindrische brandstofstaven in kernreactoren. Er zijn verschillende redenen waarom zirkonium een optimaal materiaal is om uraniumpellets te omhullen: het metaal is uitzonderlijk bestand tegen corrosie en hoge temperaturen, en het absorbeert zeer weinig van de neutronen die bij een kernsplijtingsreactie worden geproduceerd. Dit laatste is essentieel om de kettingreactie in de kern van de reactor efficiënt te laten verlopen en de energieproductie in stand te houden. Door de bekleding van uraniumbrandstof helpt zirkonium ook het koelmiddel, meestal water dat door de reactorkern stroomt, te beschermen tegen besmetting. Naar schatting wordt tot 90% van het wereldwijd geproduceerde zirkonium gebruikt voor kernenergie.
Foto: Dwarsdoorsnede van een AGR-brandstofassemblage. ©WNA
5. Hoewel het meeste zirkonium wordt gebruikt op nucleair gebied, blijft het daartoe zeker niet beperkt. Omdat het enorm bestand is tegen corrosie door vele zuren en alkaliën, wordt het op grote schaal gebruikt in de chemische industrie. Zirkoniumverbindingen worden gebruikt in keramiek, schuurmiddelen, gloeilampen, straalmotoren en onderdelen van spaceshuttles. Op medisch gebied wordt zirkoniumdioxide, ook bekend als zirconia, vanwege zijn biocompatibiliteit en duurzaamheid toegepast als materiaal voor tandheelkundige en chirurgische implantaten. Zirconia wordt ook gebruikt als edelsteen – cubic zirconia – een gesynthetiseerd materiaal dat een substituut kan zijn voor diamanten en andere edelstenen.