Zircaloy

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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 combustile. Tipicamente, 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[modifica | modifica wikitesto]

Lo zirconio commerciale contiene tipicamente dal'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.[3][2]

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[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ I componenti delle leghe sono solitamente espressi in massa.
  2. ^ 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.
  3. ^ (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.
  4. ^ (EN) Peter Rudling et al., Welding of Zirconium Alloys (PDF), Sweden, Advanced Nuclear Technology International, 2007.
  5. ^ zirconium low oxidation, zirconio a bassa ossidazione