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
Collegamenti esterni
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