지르코늄이 원자로에 사용되는 이유는 무엇입니까?

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지르코늄이 원자로에 사용되는 이유는 무엇입니까?

지르코늄 놀라운 내식성, 높은 융점, 높은 경도 및 강도를 가진 희귀 금속입니다. 그것은 항공 우주, 군사, 핵 반응 및 원자력 분야에서 널리 사용됩니다. 아래 동영상에는 원자로에 지르코늄이 사용되는 이유를 설명하는 실험이 있습니다. .

처음에는 지르코늄 연구에 따르면 지르코늄이 열 중성자 흡수에 미치는 영향이 원자로의 효율에 영향을 미칠 수 있음이 밝혀졌기 때문에 원자력 산업에서 사용하기에 적합한 재료로 간주되지 않았습니다. 나중에 Oak Ridge Institute의 연구원들은 2.5% 지르코늄의 하프늄은 큰 열 중성자 포획 단면적을 담당했습니다.

지르코늄 및 하프늄 광석과 관련되어 있으며 일반적으로 분리하기 어렵습니다. 1850년대까지 해군 핵 추진 프로젝트의 제독은 노틸러스 핵 잠수함의 수냉식 원자로에 지르코늄을 사용하기로 결정했습니다.

당시 이미 지르코늄이 프로젝트에 사용되었지만 지르코늄 사용에 대한 엄격한 기준이 없었습니다. , 그리고 연구자들은 지르코늄의 순도를 향상시키는 것이 합금의 특성에 좋을 것입니다. 스트립 지르코늄을 정제하는 데 일부 공정이 사용되지만 여전히 소량의 질소가 포함되어 있어 고온에서 부식에 대한 내성이 떨어집니다.

마지막으로 연구원들은 불순물(주석, 철, 크롬, 니켈 등)을 포함하는 일부 지르코늄 재료가 고순도 지르코늄 소재보다 부식에 강합니다. 따라서 지르코늄 합금의 개발 의제에 올려집니다.

지르코늄 합금 열중성자 포집단면적(0.185b)이 작고 부식에 대한 내성이 놀라울 정도로 강하여 핵분열 원자로뿐만 아니라 끓는 물 원자로의 노심 피복관, 그리드, 유도관 등의 핵분열 원자로에 널리 사용됩니다. 가압경수로의 파이프 및 배기 반응기 용기.

적용 지르코늄 합금 원자력 산업에서 지르코늄 산업은 빠르게 발전했습니다. 거대 원자로에서 핵연료는 항상 핵분열 반응입니다.

반응에서 중성자는 Ba140과 Kr93으로 분열되는 U235의 핵에 충격을 가하고 동시에 2개 또는 3개의 중성자를 방출합니다. 다른 U235 핵은 이러한 중성자에 의해 폭격되어 재분열됩니다. 이것이 핵분열의 연쇄 반응입니다.

지르코늄 합금의 수소 픽업 측정

중성자 포획 단면이 큰 재료는 벽에 부딪힐 때 많은 중성자를 흡수하여 연쇄 반응의 효율성을 감소시킵니다. 한편, 연쇄 반응은 많은 열을 발생시키며, 냉각수(또는 기타 냉각제)를 순환시켜 원자로의 과열 및 손상을 방지합니다.

금속이 고온의 물과 접촉하면 부식(산화)될 수 있습니다. 내식성이 불량한 재료는 자주 교체해야 하므로 비용이 증가하고 안전사고로 이어지기 쉽습니다.

따라서 코어 클래딩 및 구조 재료로서 지르코늄 합금은 낮은 중성자 포획 단면적 및 우수한 내식성을 가져야 하므로 지르코늄 합금의 개발에 기인해야 합니다. 원자력 산업.

결론

기사를 읽어주셔서 감사합니다. 지르코늄이 원자로에 사용되는 이유 그리고 우리는 당신이 그것을 즐겼기를 바랍니다. 내화 금속에 대해 더 알고 싶다면 지르코늄 및 그 용도에 대해 알아보려면 고급 내화 금속(ARM)을 방문하세요. 우리는 매우 경쟁력 있는 가격으로 고품질 내화 금속을 고객에게 제공합니다.