锆在核反应堆中的应用
锆是一种银灰色过渡金属。它具有很强的延展性和高延展性，并形成稳定的化合物。锆合金已在不同部门和不同方式中得到应用和使用。它的主要吸引力之一是耐腐蚀。
用于腐蚀性强的环境；锆材料用于管道、热交换器、配件等。锆还用于合金钢、彩釉、砖、陶瓷、磨料、灯丝、人造宝石等。锆还用于制造催化转化器，炉砖、实验室坩埚、手术器械、电视玻璃等
在本文中，我们将讨论锆在核反应堆中的应用。
锆合金具有优异的性能，可用作燃料包壳管和其他用于建造核反应堆的结构材料。
锆的加工
锆通常与其他元素一起出现，尤其是门捷列夫表格中的下排对应物：铪。大多数锆矿石含有1.5-2.5%的铪。
铪具有很高的热中子俘获截面，因此在用于任何核应用之前需要将其从锆矿石中去除。
锆合金工业部件的加工过程相当复杂，因为它与氧气具有反应性。
锆合金
核级锆合金的成分包括95%的锆，不到2%是由锡、铁、铬、镍等金属制成。添加这些金属是为了提高合金的耐蚀性和机械强度。
使用锆合金作为包覆材料
锆被用作核反应堆的包壳材料。它为用于为核反应堆提供动力的圆柱形燃料棒提供覆盖。通常，锆包层填充有氧化铀颗粒或任何其他可裂变材料。
燃料包壳是指燃料棒的外部。它通常位于反应堆冷却剂和核燃料之间。锆是大多数核反应堆的首选金属，因为它能够轻松吸收一些在裂变反应中容易逃逸的电子。它还因其对化学品和热腐蚀的高耐受性而被使用。锆对热中子的吸收截面很小。
锆合金因其特性而被用于覆层。它可以防止放射性裂变产物离开燃料基质并逃逸到反应堆冷却剂中并污染它。由于其冷却能力，锆被用作良好的包覆金属。
核反应堆需要用中子吸收率低的材料建造。这是因为反应产生的大量中子必须能够轻松地同时与限制在数百个燃料棒内的所有核燃料相互作用。这确保了在反应堆核心内持续进行必要的连锁反应。
锆覆层是锆与锡、铁、镍和铬等其他金属的合金，用于核电站的燃料棒，也用于在军用反应堆中。
锆合金在水冷反应堆中的应用
锆合金在水冷反应堆中保持有效的最高温度取决于它们的耐腐蚀性。锆合金等锆合金含有锡作为主要合金元素，由于锡的存在，具有很高的机械性能。锆合金主要用于世界各地的核反应堆。
锆合金的氧化
核工业研究了锆合金的氧化过程以及发生核事故时锆与燃料和蒸汽的反应。关于锆合金在 800k 及以下温度范围内的氧化，已有不同的报告。
水与锆在 300°C 的温度下结合氧化金属，在金属表面形成固体氧化物。氧化速度取决于氧气压力或水蒸气。
使用锆作为包层的重要性
锆的主要应用之一是核反应堆的包壳。锆作为包壳材料可防止放射性裂变产物从燃料基质中逸出到反应堆冷却剂中，从而造成污染。
没有包壳可能会导致燃料棒泄漏。这将导致：
● 氙、碘或氪等稳定的放射性裂变产物进入初级回路。
● 会导致铯、锶、锝等长寿命同位素沉积在一次电路上。
● 提高了电路的整体辐照水平。
一般来说，锆合金在核能市场中仍然具有重要意义，因为它们通过允许更高的燃料燃烧率和更低的故障率来帮助提高燃料性能。锆合金仍将是水反应堆和核反应堆包壳燃料棒的首选。这是因为它具有高抗腐蚀性和低热中子捕获截面。
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