为什么锆用于核反应堆？
为什么在核反应堆中使用锆？
锆 是一种具有惊人的耐腐蚀性、高熔点、高硬度和强度的稀有金属。广泛应用于航空航天、军事、核反应、原子能等领域。在下面的视频中，有一个实验解释了为什么在核反应堆中使用锆 .
最初，锆 被认为不适合用于核工业，因为研究表明，锆对热中子吸收的影响会影响核反应堆的效率。后来，橡树岭研究所的研究人员发现 2.5% 锆中的铪是其大的热中子俘获截面的原因。
锆 和 铪 与矿石有关，一般难以分离。直到 1850 年代，海军核推进计划中的海军上将决定在鹦鹉螺核潜艇的水冷反应堆中使用锆。
虽然当时项目已经使用了锆，但是对于锆的使用并没有严格的标准 ，而研究人员只知道提高锆的纯度 将有利于合金的性能。一些工艺用于提纯锆带材，但仍含有少量氮，使其在高温下的抗腐蚀性能较差。
最终，研究人员意识到纯度并不是锆耐腐蚀的关键，因为他们发现一些锆材料中含有杂质（如锡、铁、铬和镍）比高纯度锆材料更耐腐蚀。因此，锆合金的发展 提上了日程。
锆合金 具有较小的热中子俘获截面 (0.185b) 并且具有惊人的耐腐蚀性，因此它们广泛用于裂变反应堆，例如沸水反应堆中的芯包管、格栅和导管，以及压力压水反应堆中的管道和排气反应堆容器。
与应用 锆合金 在核能产业中，锆产业发展迅速。在核巨变反应堆中，核燃料一直是裂变反应。
在反应中，中子轰击U235的原子核，分裂成Ba140和Kr93，同时释放出两个或三个中子；其他 U235 原子核被这些中子轰击和再裂变。这就是裂变的连锁反应。
锆合金中的吸氢测量
具有大中子捕获截面的材料在撞击墙壁时会吸收许多中子，从而降低链式反应的效率。同时，链式反应产生大量热量，通过循环冷却水（或其他冷却剂）带走，避免反应堆过热和损坏。
当金属与高温水接触时，它们会被腐蚀（氧化）。耐腐蚀性差的材料需要频繁更换，增加成本，容易引发安全事故。
因此，锆合金作为包芯材料和结构材料，要求具有低中子俘获截面和优异的耐腐蚀性能，因此锆合金的发展应归功于核工业。
结论
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