Le leghe di zirconio (conosciute spesso con il nome commerciale di Zircaloy) sono un gruppo di leghe metalliche in cui è presente zirconio associato ad altri metalli. Poiché lo zirconio ha una sezione d'urto molto ridotta nei confronti dei neutroni termici, una grande rigidità, duttilità e resistenza alla corrosione, una delle applicazioni più comuni è l'uso in reattori nucleari come rivestimento delle barre di combustibile.
Normalmente, le leghe di zirconio ad uso nucleare sono composte da oltre il 95% in peso di zirconio, e meno del 2% di stagno, niobio, ferro, nichel ed altri metalli
[1],
che conferiscono alla lega migliori qualità meccaniche e di resistenza alla corrosione.
[2]
Produzione e proprietà
Lo zirconio commerciale contiene tipicamente dall'1% al 5% di afnio, che deve essere eliminato nel caso di applicazioni in reattori nucleari, in quanto la sua sezione d'assorbimento neutronico è circa 600 volte maggiore rispetto allo zirconio.[2][3]
Le leghe di zirconio utilizzate in ambito nucleare, per via dell'alta percentuale di zirconio presente, hanno caratteristiche simili a quelle del metallo puro. La sezione d'urto dello zirconio è di 0,18 barn, che è molto minore di quelle del ferro (2,4 barn) e del nichel (4,5 barn). Di seguito sono elencate le composizioni di diverse leghe utilizzate nell'industria nucleare, contenenti una quantità inferiore allo 0,3% di ferro e cromo e circa il 0,1% - 0,14% di ossigeno.
[4]
| Lega |
Sn, % |
Nb, % |
Produttore
(paese) |
Componenti |
Tipi di reattore
|
| Zircaloy 2 |
1.2–1.7 |
– |
Tutti |
Rivestimento, componenti strutturali |
BWR
|
| Zircaloy 4 |
1.2–1.7 |
– |
Tutti |
Rivestimento, componenti strutturali |
BWR, PWR, CANDU
|
| ZIRLO[5] |
0.7–1 |
1 |
Westinghouse |
Rivestimento |
PWR
|
| Zr Sponge |
– |
– |
Giappone e Russia |
Rivestimento |
BWR
|
| ZrSn |
0.25 |
– |
Westinghouse |
Rivestimento |
PWR
|
| Zr2.5Nb |
– |
2.4–2.8 |
– |
Tubi di forza |
CANDU
|
| E100 |
– |
0.9–1.1 |
Russia |
Rivestimento |
RBMK
|
| E125 |
– |
2.5 |
Russia |
Tubi di forza |
RBMK
|
| E635 |
0.8–1.3 |
0.8–1 |
Russia |
Componenti strutturali |
RBMK
|
| M5 |
– |
0.8–1.2 |
Areva |
Rivestimento, componenti strutturali |
PWR
|
Note
- ^ I componenti delle leghe sono solitamente espressi in massa.
- ^ a b (EN) Mary Eagleson, Concise encyclopedia chemistry, Walter de Gruyter, 1994, p. 1199, ISBN 978-3-11-011451-5. URL consultato il 19 aprile 2011.
- ^ (EN) George Stuart Brady, George S. Brady, Henry R. Clauser, John A. Vaccari, Materials handbook: an encyclopedia for managers, technical professionals, purchasing and production managers, technicians, and supervisors, McGraw-Hill Professional, 24 luglio 2002, p. 1063–, ISBN 978-0-07-136076-0. URL consultato il 19 aprile 2011.
- ^ (EN) Peter Rudling et al., Welding of Zirconium Alloys (PDF), Sweden, Advanced Nuclear Technology International, 2007. URL consultato il 19 aprile 2011 (archiviato dall'url originale il 22 gennaio 2012).
- ^ zirconium low oxidation, zirconio a bassa ossidazione
Collegamenti esterni
