Qodirov Halim Gafurovich, Safarov Zokir Nosirovich, Ramazanov Begzod Sheraliyevich

Zirkoniy va metallurgiya
Metall Sirkoniyning birinchi iste'molchisi qora metallurgiya edi. Zirkonyum yaxshi deoksidlovchi ekanligini isbotladi. Deoksidlovchi ta'siri bo'yicha u hatto marganets va titandan ham oshib ketadi. Shu bilan birga, zirkonyum po'latdagi gazlar va oltingugurt miqdorini kamaytiradi, uning mavjudligi uni kamroq egiluvchan qiladi.
Zirkonyum bilan qotishma po'latlar keng harorat oralig'ida kerakli qattiqlikni yo'qotmaydi, ular zarba yuklariga yaxshi qarshilik ko'rsatadi. Shuning uchun zirkonyum zirkon plitalarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan po'latga qo'shiladi. Bu, ehtimol, zirkonyum qo'shilishi po'latning mustahkamligiga ijobiy ta'sir ko'rsatishini hisobga oladi. Agar sirkoniy bilan qotishmagan po'lat namunasi taxminan 900 kg yuk ostida qulab tushsa, xuddi shu retseptdagi po'lat, lekin atigi 0,1% Sirkonyum qo'shilgan holda, 1600 kg yukga bardosh bera oladi.
Zirkonyumning sezilarli miqdori rangli metallurgiya tomonidan ham iste'mol qilinadi. Bu erda uning harakati juda xilma-xildir. Sirkonyumning kichik qo'shimchalari alyuminiy qotishmalarining issiqlikka chidamliligini oshiradi va sirkoniy qo'shilgan ko'p komponentli magniy qotishmalari korroziyaga chidamli bo'ladi. Zirkonyum titanning kislotalar ta'siriga chidamliligini oshiradi. 100 ° C da 5% xlorid kislotada 14% Zr bo'lgan titanium qotishmasining korroziyaga chidamliligi sof titandan 70 marta (!) yuqori.
Aks holda, zirkonyum molibdenga ta'sir qiladi. 5% Sirkonyum qo'shilishi bu o'tga chidamli, ammo yumshoq metallning qattiqligini ikki baravar oshiradi.
Metall zirkonyumni qo'llashning boshqa sohalari mavjud. Yuqori korroziyaga chidamliligi va nisbiy infuzionligi uni ko'plab sohalarda qo'llash imkonini berdi. Sun'iy tolalar, issiq armatura qismlari, laboratoriya va tibbiy asbob-uskunalar, katalizatorlar ishlab chiqarish uchun spinnerets - bu metall sirkoniydan tayyorlangan mahsulotlarning to'liq ro'yxati emas.
Biroq, metallurgiya va mashinasozlik bu metallning asosiy iste'molchilari emas edi. Yadro energetikasi uchun katta miqdorda Sirkonyum kerak edi.
"Reaktor darajasidagi" Sirkonyum muammosi
Zirkonyum yadroviy texnologiyaga darhol kirmadi. Ushbu sanoatda foydali bo'lishi uchun metall ma'lum xususiyatlarga ega bo'lishi kerak. (Ayniqsa, agar u reaktorlarni qurishda strukturaviy material deb da'vo qilsa.) Bu xususiyatlarning asosiysi kichik termal neytronni ushlab turish kesimidir. Asosan, bu xususiyatni materialning neytronlarni ushlab turish, so'rish va shu bilan zanjir reaktsiyasining tarqalishini oldini olish qobiliyati sifatida aniqlash mumkin.
Neytronni tutib olish kesimi omborlarda o'lchanadi. Bu qiymat qanchalik katta bo'lsa, material shunchalik ko'p neytronlarni o'zlashtiradi va zanjir reaktsiyasining rivojlanishiga to'sqinlik qiladi. Tabiiyki, reaktorlarning reaktsiya zonasi uchun minimal tutilish kesimiga ega materiallar tanlanadi.
Sof metall zirkonyum uchun bu qiymat 0,18 barn. Ko'pgina arzonroq metallar bir xil tartibdagi tutilish kesimiga ega: qalay uchun, masalan, 0,65 ombor, alyuminiy uchun - 0,22 ombor, magniy uchun esa atigi 0,06 ombor. Ammo qalay, magniy va alyuminiy eruvchan va issiqlikka chidamli emas; Sirkonyum faqat 1860 °C da eriydi.
Aftidan, yagona cheklov №40 elementning ancha yuqori narxi edi (garchi bu sohada puldan afsuslanmaslik kerak), ammo yana bir murakkablik paydo bo'ldi.
Yer qobig'ida sirkoniy doimo gafniy bilan birga bo'ladi.
Masalan, sirkoniy rudalarida uning miqdori odatda 0,5 dan 2,0% gacha bo'ladi. Zirkonyumning kimyoviy analogi (davriy jadvalda gafniy to'g'ridan-to'g'ri Sirkoniy ostida joylashgan) Sirkoniydan 500 marta ko'proq issiqlik neytronlarini ushlaydi. Hatto gafniyning kichik aralashmalari ham reaktsiyaning borishiga kuchli ta'sir qiladi. Masalan, 1,5% gafniy nopokligi Sirkonyumning tutilish kesimini 20 marta oshiradi.
Texnika sirkoniy va gafniyni butunlay ajratish muammosiga duch keldi. Agar ikkala metalning individual xususiyatlari juda jozibali bo'lsa, unda ularning birgalikda mavjudligi materialni yadro texnologiyasi uchun mutlaqo yaroqsiz qiladi.
Gafniy va sirkoniyni ajratish muammosi juda qiyin bo'lib chiqdi - ularning kimyoviy xossalari atomlar tuzilishidagi o'ta o'xshashlik tufayli deyarli bir xil. Ularni ajratish uchun murakkab ko'p bosqichli tozalash qo'llaniladi: ion almashinuvi, ko'p yog'ingarchilik, ekstraktsiya.
Bu operatsiyalarning barchasi zirkonyumning narxini sezilarli darajada oshiradi va u allaqachon qimmat: egiluvchan metall (99,7% Zr) konsentratdan ko'p marta qimmatroq. Sirkoniy va gafniyni iqtisodiy jihatdan ajratish muammosi amalda hali to'liq hal etilmagan.
Shunga qaramay, Sirkoniy "atom" metallga aylandi.
Buni, xususan, ana shunday faktlar ham tasdiqlaydi. Amerikaning birinchi atom suv osti kemasi "Nautilus"da sirkoniy reaktor o'rnatilgan edi. Keyinchalik ma'lum bo'lishicha, reaktor yadrosining statsionar qismlaridan ko'ra, Sirkoniydan yonilg'i xujayrasi qobiqlarini yasash foydaliroqdir.
Shunga qaramay, bu metall ishlab chiqarish yildan-yilga ortib bormoqda va bu o'sish sur'ati juda yuqori. 1949-yildan 1959-yilgacha bo'lgan o'n yil ichida Sirkonyumning jahon ishlab chiqarishi 100 baravar ko'payganini aytish kifoya! Amerika ma'lumotlariga ko'ra, 1975-yilda dunyoda Sirkonyum ishlab chiqarish taxminan 3000 tonnani tashkil etgan bo'lsa, 1985 yilga kelib, Amerika prognozlariga ko'ra, atom energetikasi uchun atigi 5000 tonna Sirkonyum kerak bo'ladi. Ushbu metallning yana 2000 tonnasi harbiy kafedralarga kerak bo'ladi va ming tonna turli metallar va qotishmalarning korroziyaga chidamliligini oshirish uchun kimyo muhandisligiga sarflanadi. Eng yuqori ishonchlilikdagi fotografik chiroqlarni ishlab chiqarish uchun yana bir necha yuz tonna Sirkonyum kerak bo'ladi