हेफ़नियम धातु के विविधता अनुप्रयोग
उत्पादित अधिकांश हेफ़नियम का उपयोग परमाणु रिएक्टरों के लिए नियंत्रण छड़ों के निर्माण में किया जाता है।[28]
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श्रेणी |
विवरण |
प्राथमिक अनुप्रयोग |
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ग्रेड आर1 |
Hf+Zr>99.98%, Zr<3% |
मुख्य रूप से परमाणु अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जाता है। इसकी उच्च शुद्धता और विशिष्ट गुण इसे नियंत्रण छड़ों और परमाणु रिएक्टरों के लिए आदर्श बनाते हैं। |
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ग्रेड आर3 |
Hf+Zr>99.5%, Zr<3% |
सुपरअलॉय में एक योज्य के रूप में उपयोग किया जाता है, और प्लाज्मा कटिंग में उपयोग किया जाता है। |
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रूप |
हेफ़नियम तार |
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पवित्रता |
Hf+Zr > 99.98%, Zr <3% या अनुकूलित |
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व्यास सीमा |
{{0}}.031" से 0.236" (0.8मिमी से 6.0मिमी) |
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आकार |
सीधे, कॉइल्स में, या स्पूल पर |
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ग्रेड |
R1, R3 |
मानक:
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प्रोडक्ट का नाम |
हेफ़नियम तार |
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श्रेणी |
जीआर1, जीआर3 |
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मानकों |
एएसटीएम बी737 |
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आकार |
{0}}.020" से 0.236" (5 मिमी से 6.0 मिमी) विवरण में अधिक विवरण ↓↓↓ |
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पवित्रता |
Hf+Zr>99.95%,Zr<3% |
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रंग |
सिल्वर ग्रे |
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घनत्व |
13.31g/m³ |
कुछ कारकों के कारण हाफ़नियम के तकनीकी अनुप्रयोग सीमित हैं। सबसे पहले, यह ज़िरकोनियम के समान है, एक अधिक प्रचुर तत्व जिसका उपयोग ज्यादातर मामलों में किया जा सकता है। दूसरा, 1950 के दशक के अंत तक शुद्ध हेफ़नियम व्यापक रूप से उपलब्ध नहीं था, जब यह परमाणु उद्योग की हेफ़नियम-मुक्त ज़िरकोनियम की आवश्यकता का उपोत्पाद बन गया।
अनुप्रयोग:
परमाणु रिएक्टर
कई हेफ़नियम आइसोटोप के नाभिक प्रत्येक कई न्यूट्रॉन को अवशोषित कर सकते हैं। यह हेफ़नियम को परमाणु रिएक्टरों की नियंत्रण छड़ों के लिए एक अच्छी सामग्री बनाता है। इसका न्यूट्रॉन कैप्चर क्रॉस सेक्शन (कैप्चर रेज़ोनेंस इंटीग्रल Io ≈ 2000 बार्न्स) [59] ज़िरकोनियम का लगभग 600 गुना है (अन्य तत्व जो नियंत्रण छड़ के लिए अच्छे न्यूट्रॉन-अवशोषक हैं वे कैडमियम और बोरॉन हैं)। उत्कृष्ट यांत्रिक गुण और असाधारण संक्षारण-प्रतिरोध गुण दबावयुक्त जल रिएक्टरों के कठोर वातावरण में इसके उपयोग की अनुमति देते हैं। [28] जर्मन अनुसंधान रिएक्टर FRM II न्यूट्रॉन अवशोषक के रूप में हेफ़नियम का उपयोग करता है। [60] सैन्य रिएक्टरों में, विशेष रूप से अमेरिकी नौसैनिक पनडुब्बी रिएक्टरों में, रिएक्टर की गति को बहुत अधिक धीमा करना आम बात है।[61][62] यह नागरिक रिएक्टरों में शायद ही कभी पाया जाता है, शिपिंगपोर्ट परमाणु ऊर्जा स्टेशन का पहला कोर (एक नौसैनिक रिएक्टर का रूपांतरण) एक उल्लेखनीय अपवाद है। [63]
मिश्र
निचले दाएं कोने में अपोलो लूनर मॉड्यूल का हेफ़नियम युक्त रॉकेट नोजल
हेफ़नियम का उपयोग लोहा, टाइटेनियम, नाइओबियम, टैंटलम और अन्य धातुओं के साथ मिश्रधातु में किया जाता है। तरल-रॉकेट थ्रस्टर नोजल के लिए उपयोग किया जाने वाला एक मिश्र धातु, उदाहरण के लिए, अपोलो लूनर मॉड्यूल का मुख्य इंजन, C103 है जिसमें 89% नाइओबियम, 10% हेफ़नियम और 1% टाइटेनियम होता है। [64]
हेफ़नियम की थोड़ी मात्रा मिलाने से निकल-आधारित मिश्रधातुओं पर सुरक्षात्मक ऑक्साइड स्केल का पालन बढ़ जाता है। इससे संक्षारण प्रतिरोध में सुधार होता है, विशेष रूप से चक्रीय तापमान की स्थिति में जो थोक सामग्री और ऑक्साइड परत के बीच थर्मल तनाव उत्पन्न करके ऑक्साइड स्केल को तोड़ देता है। [65] [66] [67]
माइक्रोप्रोसेसरों
हेफ़नियम-आधारित यौगिकों को इंटेल, आईबीएम और अन्य से एकीकृत सर्किट की 45 एनएम (और नीचे) पीढ़ी में इंसुलेटर के रूप में ट्रांजिस्टर के गेट में नियोजित किया जाता है। [68] [69] हेफ़नियम ऑक्साइड-आधारित यौगिक व्यावहारिक उच्च-के डाइलेक्ट्रिक्स हैं, जो गेट लीकेज करंट को कम करने की अनुमति देते हैं जिससे ऐसे पैमाने पर प्रदर्शन में सुधार होता है। [70] [71] [72]
आइसोटोप भू-रसायन
In most geologic materials, zircon is the dominant host of hafnium (>10,000 पीपीएम) और अक्सर भूविज्ञान में हेफ़नियम अध्ययन का केंद्र बिंदु है।[77] हेफ़नियम को जिरकोन क्रिस्टल जाली में आसानी से प्रतिस्थापित किया जाता है और इसलिए यह हेफ़नियम गतिशीलता और संदूषण के प्रति बहुत प्रतिरोधी है। जिरकोन का लू/एचएफ अनुपात भी बेहद कम है, जिससे प्रारंभिक ल्यूटेटियम के लिए कोई भी सुधार न्यूनतम हो जाता है। यद्यपि लू/एचएफ प्रणाली का उपयोग "मॉडल आयु" की गणना करने के लिए किया जा सकता है, अर्थात वह समय जब इसे किसी दिए गए समस्थानिक भंडार जैसे कि क्षीण मेंटल से प्राप्त किया गया था, ये "उम्र" अन्य के समान भूगर्भिक महत्व नहीं रखते हैं। भू-कालानुक्रमिक तकनीकों के परिणामस्वरूप अक्सर समस्थानिक मिश्रण प्राप्त होते हैं और इस प्रकार उस सामग्री की औसत आयु प्रदान की जाती है जिससे इसे प्राप्त किया गया था।
गार्नेट एक अन्य खनिज है जिसमें जियोक्रोनोमीटर के रूप में कार्य करने के लिए प्रशंसनीय मात्रा में हेफ़नियम होता है। गार्नेट में पाए जाने वाले उच्च और परिवर्तनशील लू/एचएफ अनुपात इसे कायांतरित घटनाओं की डेटिंग के लिए उपयोगी बनाते हैं।
अन्य उपयोग
इसकी गर्मी प्रतिरोध और ऑक्सीजन और नाइट्रोजन के प्रति इसकी आत्मीयता के कारण, हेफ़नियम गैस से भरे और गरमागरम लैंप में ऑक्सीजन और नाइट्रोजन के लिए एक अच्छा सफाईकर्ता है। हेफ़नियम का उपयोग प्लाज्मा कटिंग में इलेक्ट्रोड के रूप में भी किया जाता है क्योंकि इसकी हवा में इलेक्ट्रॉन छोड़ने की क्षमता होती है।[79]
178m2Hf की उच्च ऊर्जा सामग्री अमेरिका में DARPA द्वारा वित्त पोषित कार्यक्रम की चिंता थी। इस कार्यक्रम ने अंततः निष्कर्ष निकाला कि एक्स-रे ट्रिगरिंग तंत्र के साथ उच्च उपज वाले हथियारों के निर्माण के लिए हेफ़नियम के उपर्युक्त 178m2Hf परमाणु आइसोमर का उपयोग करना - प्रेरित गामा उत्सर्जन का एक अनुप्रयोग - इसके खर्च के कारण संभव नहीं था। हेफ़नियम विवाद देखें.
हेफ़नियम मेटालोसीन यौगिकों को हेफ़नियम टेट्राक्लोराइड और विभिन्न साइक्लोपेंटैडीन-प्रकार की लिगैंड प्रजातियों से तैयार किया जा सकता है। शायद सबसे सरल हेफ़नियम मेटालोसीन हेफ़नोसीन डाइक्लोराइड है। हेफ़नियम मेटालोसीन समूह 4 संक्रमण धातु मेटालोसीन उत्प्रेरक [80] के एक बड़े संग्रह का हिस्सा हैं जिनका उपयोग दुनिया भर में पॉलीइथाइलीन और पॉलीप्रोपाइलीन जैसे पॉलीओलेफ़िन रेजिन के उत्पादन में किया जाता है।
प्रोपलीन के नियंत्रित आइसो-चयनात्मक पोलीमराइजेशन के लिए एक पाइरिडिल-एमिडो हेफ़नियम उत्प्रेरक का उपयोग किया जा सकता है जिसे बाद में पॉलीइथाइलीन के साथ जोड़कर अधिक कठोर पुनर्नवीनीकरण प्लास्टिक बनाया जा सकता है।
हेफ़नियम डिसेलेनाइड का अध्ययन इसकी चार्ज घनत्व तरंग और अतिचालकता के कारण स्पिंट्रोनिक्स में किया जाता है।
