Корзина
Ваша корзина пуста!
Это никогда не поздно исправить :)
Слиток циркония ЦрОИт-7: йодидный цирконий для ядерных и химических технологий
Слиток циркония ЦрОИт-7 — полуфабрикат из йодидного (рафинированного) циркония, получаемый по технологии термической диссоциации тетрайодида циркония ZrI на раскалённой вольфрамовой нити. Марка ЦрОИт расшифровывается как «цирконий, очищенный йодидным транспортным методом»; индекс 7 указывает на регламентированное содержание примесей в пределах 0,07 % по массе. Такой металл отличается минимальным количеством гафния, бора, кадмия и редкоземельных элементов — именно эти примеси критичны для нейтронно-физических характеристик.
В отличие от губчатого циркония марок КТЦ и Цр-1, йодидный цирконий ЦрОИт-7 не содержит остаточного хлора и магния, поскольку процесс идёт в замкнутом объёме без восстановителей. Слиток формируется в виде цилиндрической заготовки диаметром 100–150 мм и массой до 10 кг; структура — крупнозернистая, с выраженной столбчатой ориентацией кристаллов вдоль оси осаждения.
Технические характеристики
| Параметр | Значение | Метод контроля | Единица | Норматив |
|---|---|---|---|---|
| Цирконий (основа) | 99,9 | Масс-спектрометрия | % масс. | ТУ 95.166 |
| Гафний | 0,005 | Атомно-эмиссионный | % масс. | ТУ 95.166 |
| Железо | 0,02 | Спектральный | % масс. | ТУ 95.166 |
| Кислород | 0,04 | Вакуум-плавление | % масс. | ТУ 95.166 |
| Предел прочности | 350–450 | Растяжение | МПа | ГОСТ 1497 |
| Твёрдость по Бринеллю | 60–80 | Вдавливание шарика | HB | ГОСТ 9012 |
Структура и физико-механические свойства
Йодидный цирконий кристаллизуется в гексагональной плотноупакованной -фазе, устойчивой до 863 C. Плотность — 6,51 г/см, температура плавления — 1855 C, модуль упругости — 97 ГПа. Малое сечение захвата тепловых нейтронов (0,18 барн) обеспечивается именно глубокой очисткой от гафния, чей показатель составляет 105 барн.
Слиток ЦрОИт-7 пластичен в холодном состоянии, хорошо поддаётся токарной обработке, продольной прокатке и волочению. При нагреве выше 400 C на воздухе образуется плотная оксидная плёнка ZrO, защищающая металл от дальнейшего окисления; в среде перегретого водяного пара при 300–360 C скорость коррозии не превышает 0,5 мг/(дмсут).
Области применения
- Оболочки тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) энергетических реакторов ВВЭР-1000 и ВВЭР-1200.
- Каналы и трубы активной зоны реакторов РБМК и CANDU.
- Конструкционные элементы геттеров в вакуумных установках электронно-лучевой сварки.
- Реакторы химического синтеза в производстве уксусной кислоты и перекиси водорода.
- Теплообменники установок опреснения морской воды.
- Мишени и катоды в ионно-плазменных напылительных системах.
Условия эксплуатации и переработки
Слиток поставляется без термической обработки, в состоянии после йодидного рафинирования. Перед прокаткой заготовку обтачивают для удаления поверхностного слоя, обогащённого примесями внедрения. Механическая обработка ведётся твердосплавным инструментом с обильным охлаждением, поскольку циркониевая стружка пирофорна: мелкая фракция способна самовоспламеняться при температуре выше 200 C. Сварку выполняют в камерах с контролируемой атмосферой аргона или гелия.
Вопросы и ответы
Чем йодидный цирконий ЦрОИт-7 отличается от губчатого циркония?
Йодидный металл получают транспортной реакцией через ZrI, что даёт содержание примесей на порядок ниже, отсутствие хлора и магния, а также более высокую коррозионную стойкость в водяном паре.
Какое предельное содержание гафния допускается в марке ЦрОИт-7?
Не более 0,005 % по массе. Именно этот порог обеспечивает сечение захвата нейтронов на уровне 0,18 барн, пригодное для элементов активной зоны.
Можно ли обрабатывать слиток ЦрОИт-7 резанием без защитной среды?
Точение и фрезерование допустимы на воздухе при обильном охлаждении. Однако мелкую стружку и пыль необходимо собирать и хранить в воде — они пирофорны.
При какой температуре слиток сохраняет -фазу?
Гексагональная -фаза устойчива до 863 C; выше происходит полиморфный переход в объёмно-центрированную -фазу с изменением пластических характеристик.