ज़िरकोनियम मिश्र धातु ज़िरकोनियम या अन्य धातुओं के ठोस घोल हैं, एक सामान्य उपसमूह जिसका ट्रेडमार्क ज़िरकलॉय है। ज़िरकोनियम में थर्मल न्यूट्रॉन का बहुत कम अवशोषण क्रॉस-सेक्शन, उच्च कठोरता, लचीलापन और संक्षारण प्रतिरोध होता है।
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ज़िरकोनियम मिश्रधातु के लाभ
उच्च गलनांक:ज़िरकोनियम मिश्र धातु का गलनांक उच्च होता है, जिसका उपयोग उच्च तापमान वातावरण में प्रसंस्करण और अनुप्रयोग के लिए किया जा सकता है।
जंग प्रतिरोध:ज़िरकोनियम मिश्र धातुओं में उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध होता है और इन्हें कठोर वातावरण जैसे कि मजबूत एसिड, मजबूत क्षार, उच्च तापमान और उच्च दबाव में लंबे समय तक इस्तेमाल किया जा सकता है, इसलिए इनका व्यापक रूप से रासायनिक उद्योग, समुद्री और परमाणु उद्योग के क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है।
अच्छी जैवसंगतता:ज़िरकोनियम मिश्र धातु जैविक ऊतकों के संपर्क में आने पर अस्वीकृति का कारण नहीं बनेगी, और इसका उपयोग चिकित्सा उपकरणों और कृत्रिम जोड़ों और अन्य चिकित्सा सामग्री के निर्माण में अच्छी जैव-संगतता के साथ किया जा सकता है।
अच्छे यांत्रिक गुण:ज़िरकोनियम मिश्र धातु में उत्कृष्ट यांत्रिक गुण होते हैं, जिनमें उच्च शक्ति, उच्च कठोरता, उच्च क्रूरता और उच्च पहनने के प्रतिरोध आदि शामिल हैं, जिनका उपयोग उच्च गुणवत्ता वाले यांत्रिक भागों और उपकरणों के निर्माण के लिए किया जा सकता है।
निम्न तापीय न्यूट्रॉन अवशोषण क्रॉस-सेक्शन:जिरकोनियम मिश्र धातु में बहुत कम तापीय न्यूट्रॉन अवशोषण क्रॉस-सेक्शन होता है, जिसका उपयोग परमाणु रिएक्टरों के लिए मुख्य संरचनात्मक सामग्री के रूप में किया जा सकता है, जैसे ईंधन आवरण, दबाव ट्यूब, स्टेंट और छिद्र ट्यूब।
ज़िरकोनियम मिश्र धातु का उपयोग किस लिए किया जाता है? परमाणु और अधिक
ज़िरकोनियम की परमाणु संख्या 40 है, जिसका तत्व प्रतीक Zr है। ज़िरकोनियम तत्व चांदी जैसी धातु जैसा दिखता है, और इसका घनत्व 6.52 ग्राम/सेमी3 है। Zr में बहुत छोटा न्यूट्रॉन सोखना क्रॉस-सेक्शन और अपेक्षाकृत उच्च गलनांक (1855 डिग्री या 3371 डिग्री F) है, जो ज़िरकोनियम को परमाणु ऊर्जा छड़ों के लिए एक बेहतरीन सामग्री बनाता है। 1990 के दशक में, हर साल उत्पादित ज़िरकोनियम का लगभग 90% परमाणु उद्योग द्वारा खपत किया जाता था। हालाँकि, जैसे-जैसे अधिक से अधिक लोग Zr और इसके यौगिक से परिचित होते गए, वैसे-वैसे इसके और भी अनुप्रयोग पाए गए।
ज़िरकोनियम डाइऑक्साइड, या ज़िरकोनिया, एक बहुत ही महत्वपूर्ण ज़िरकोनियम यौगिक है। ZrO2 तकनीकी सिरेमिक के लिए कच्चा माल हो सकता है, जिसमें बहुत कठोरता और पहनने का प्रतिरोध होता है। ज़िरकोनिया पारदर्शी क्रिस्टल के रूप में भी हो सकता है और यह हीरे की तरह बेहद कठोर होता है। इस प्रकार, ज़िरकोनियम तत्व यहूदियों में भी पाए जा सकते हैं, जैसे ज़िरकोनियम रिंग और ज़िरकोनियम क्राउन, आदि।
ज़िरकोनियम धातु और ज़िरकोनियम मिश्र धातुओं के विशेष रासायनिक वातावरण में लाभ हैं - मुख्य रूप से एसिटिक और हाइड्रोक्लोरिक एसिड। ज़िरकोनियम का संक्षारण प्रतिरोध एक कसकर चिपके हुए ऑक्साइड से आता है जो लगभग तुरंत बनता है। नतीजतन, ज़िरकोनियम का उपयोग विशेष अनुप्रयोगों के लिए इलेक्ट्रोड घटकों, निकला हुआ किनारा बोल्ट, ट्यूब और छड़ बनाने के लिए किया गया है। ज़िरकोनियम उत्पादों का ज़िरकोनियम प्रत्यारोपण जैसे चिकित्सा उपकरणों में भी व्यापक अनुप्रयोग हैं।
ज़िरकोनियम-आधारित सामग्रियों में कुछ विशेष गुण भी पाए गए हैं। ज़िरकोनियम का उपयोग उच्च तापमान वाले अतिचालक पदार्थों को बनाने के लिए किया जाता है और Zr क्रिस्टल बार को अक्सर कच्चे माल के रूप में उपयोग किया जाता है। ज़िरकोनियम मिश्र धातुओं को वाणिज्यिक अनाकार धातु के लिए भी आशाजनक सामग्री माना जाता है, जिसे धातु का गिलास भी कहा जाता है। आम धातु सामग्री की तुलना में, अनाकार धातु में कोई अनाज सीमा नहीं होती है, जिससे बेहतर पहनने का प्रतिरोध और कठोरता होती है। इसके अलावा, अनाकार धातुओं में कोई अनाज सीमा संक्षारण नहीं होता है और वे गर्मी से बन सकते हैं। अनाकार अवस्था बनाने के लिए, पिघले हुए मिश्र धातुओं को तेजी से ठंडा करने की आवश्यकता होती है। आमतौर पर, गति लाखों K/s होनी चाहिए, हाल ही में विकसित Zr-आधारित मिश्र धातु इसे लगभग 1K/s बना सकते हैं।
दुनिया भर में परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की मांग के कारण आने वाले वर्षों में ज़िरकोनियम की मांग बढ़ने का अनुमान है। हालाँकि, केवल कुछ बड़ी कंपनियों के पास परमाणु-स्तर की ज़िरकोनियम सामग्री बनाने के लिए आवश्यक तकनीक है, और भारी निवेश नए खिलाड़ियों के प्रवेश में बाधा डालता है। हालाँकि परमाणु उद्योग अभी भी हर साल उत्पादित ज़िरकोनियम का एक बड़ा हिस्सा खपत करता है, लेकिन हाल के दशकों में सिरेमिक जैसे अन्य क्षेत्रों में अनुप्रयोगों का तेज़ी से विकास हुआ है।
शुद्ध ज़िरकोनियम एक चमकदार, ग्रे-सफ़ेद, मज़बूत संक्रमण धातु है जो कुछ हद तक हाफ़नियम और टाइटेनियम जैसा दिखता है। ज़िरकोनियम का उपयोग मुख्य रूप से एक दुर्दम्य और अपारदर्शी के रूप में किया जाता है, हालाँकि इसकी मज़बूत संक्षारण प्रतिरोध के लिए मिश्र धातु एजेंट के रूप में थोड़ी मात्रा का उपयोग किया जाता है। ज़िरकोनियम और इसके मिश्र धातुओं का व्यापक रूप से परमाणु रिएक्टर ईंधन के लिए क्लैडिंग के रूप में उपयोग किया जाता है। नियोबियम या टिन के साथ मिश्रित ज़िरकोनियम में उत्कृष्ट संक्षारण गुण होते हैं।
ज़िरकोनियम मिश्र धातुओं का उच्च संक्षारण प्रतिरोध धातु की सतह पर एक घने स्थिर ऑक्साइड के प्राकृतिक गठन से उत्पन्न होता है। यह फिल्म स्व-उपचार है। यह लगभग 550 डिग्री (1020 डिग्री फ़ारेनहाइट) तक के तापमान पर धीरे-धीरे बढ़ता है और कसकर चिपका रहता है। इन मिश्र धातुओं की वांछित संपत्ति भी कम न्यूट्रॉन-कैप्चर क्रॉस-सेक्शन है। ज़िरकोनियम के नुकसान कम ताकत गुण और कम गर्मी प्रतिरोध हैं, जिन्हें समाप्त किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, नियोबियम के साथ मिश्र धातु बनाकर।
ज़िरकोनियम - नियोबियम मिश्र धातु। नियोबियम के साथ ज़िरकोनियम मिश्र धातु का उपयोग VVER और RBMK रिएक्टरों के ईंधन तत्वों के आवरण के रूप में किया जाता है। ये मिश्र धातु RBMK रिएक्टर के असेंबली चैनल की मूल सामग्री हैं। ईंधन तत्व आवरण के लिए N-1 E-110 प्रकार के Zr + 1% Nb मिश्र धातु का उपयोग किया जाता है, और असेंबली चैनलों की नलियों के लिए E-125 प्रकार के Zr + 2.5% Nb मिश्र धातु का उपयोग किया जाता है।
ज़िरकोनियम-टिन मिश्र धातु। ज़िरकोनियम मिश्र धातु, जिसमें टिन मूल मिश्र धातु तत्व है, उनके यांत्रिक गुणों में सुधार प्रदान करते हैं और संयुक्त राज्य अमेरिका में व्यापक वितरण करते हैं। एक सामान्य उपसमूह में ट्रेडमार्क ज़िरकलॉय है। ज़िरकोनियम-टिन मिश्र धातुओं के मामले में, पानी और भाप में संक्षारण प्रतिरोध कम हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप अतिरिक्त मिश्र धातु की आवश्यकता होती है।
नए 17×17 ईंधन डिजाइनों के लिए क्लैडिंग सामग्री भी ज़िरकोनियम-नियोबियम मिश्र धातुओं (जैसे, अनुकूलित ZIRLO सामग्री) पर आधारित है, जिसमें पहले की ईंधन क्लैडिंग सामग्रियों की तुलना में बेहतर संक्षारण प्रतिरोध दिखाया गया है। अनुकूलित टिन स्तर असामान्य रसायन स्थितियों से त्वरित संक्षारण के लिए यांत्रिक शक्ति और प्रतिरोध के लाभों को बनाए रखते हुए कम संक्षारण दर प्रदान करता है।
ज़िरकोनियम की लागत
लागत के संदर्भ में, ये मिश्र धातु अक्सर रासायनिक प्रसंस्करण और परमाणु उद्योगों के लिए हीट एक्सचेंजर्स और पाइपिंग सिस्टम के लिए पसंदीदा सामग्री होती हैं। ज़िरकोनियम टाइटेनियम खनिजों और टिन खनन के खनन और प्रसंस्करण का एक उप-उत्पाद है। 2003 से 2007 तक, जबकि खनिज ज़िरकॉन की कीमतें लगातार $360 से $840 प्रति टन तक बढ़ीं, वहीं बिना गढ़े ज़िरकोनियम धातु की कीमत $39,900 से घटकर $22,700 प्रति टन हो गई। ज़िरकोनियम धातु ज़िरकॉन की तुलना में बहुत अधिक महंगी है क्योंकि कमी प्रक्रियाएँ महंगी हैं। सभी लागतें निश्चित शुद्धता के साथ काफी भिन्न होती हैं।
ज़िरकोनियम का उत्पादन
ज़िरकोनियम धातु के उत्पादन के लिए ज़िरकोनियम के विशेष रासायनिक गुणों के कारण विशेष तकनीकों की आवश्यकता होती है। अधिकांश Zr धातु ज़िरकॉन (ZrSiO4) से बनाई जाती है, जिसे क्रोल प्रक्रिया में मैग्नीशियम धातु के साथ ज़िरकोनियम क्लोराइड को कम करके बनाया जाता है। क्रोल प्रक्रिया की मुख्य विशेषता मैग्नीशियम द्वारा ज़िरकोनियम क्लोराइड को धातु ज़िरकोनियम में कम करना है। वाणिज्यिक गैर-परमाणु ग्रेड ज़िरकोनियम में आमतौर पर 1-5% हेफ़नियम होता है, जिसका न्यूट्रॉन अवशोषण क्रॉस-सेक्शन ज़िरकोनियम से 600x होता है। रिएक्टर अनुप्रयोगों के लिए हेफ़नियम को लगभग पूरी तरह से हटा दिया जाना चाहिए (मिश्र धातु के <0.02% तक कम किया जाना चाहिए)।
परमाणु उद्योग में ज़िरकोनियम मिश्र धातु
ईंधन आवरण की आंतरिक त्रिज्या आमतौर पर rZr,2=0.408 सेमी और बाहरी त्रिज्या rZr,1=0.465 सेमी होती है।
ईंधन आवरण ईंधन छड़ों की बाहरी परत है, जो रिएक्टर शीतलक और परमाणु ईंधन (यानी ईंधन छर्रों) के बीच स्थित होती है। यह संक्षारण प्रतिरोधी सामग्री से बना होता है जिसमें थर्मल न्यूट्रॉन (~ 0.18 × 10–24 cm2) के लिए कम अवशोषण क्रॉस सेक्शन होता है, जो आमतौर पर ज़िरकोनियम मिश्र धातु से बना होता है। ईंधन आवरण में आमतौर पर rZr,2=0.408 cm की आंतरिक त्रिज्या और rZr,1=0.465 cm की बाहरी त्रिज्या होती है। ईंधन छर्रे की तुलना में, ईंधन आवरण में लगभग कोई गर्मी उत्पन्न नहीं होती है (विकिरण द्वारा आवरण थोड़ा गर्म होता है)। ईंधन में उत्पन्न सभी गर्मी को आवरण के माध्यम से चालन के माध्यम से स्थानांतरित किया जाना चाहिए; इसलिए, आंतरिक सतह बाहरी सतह की तुलना में अधिक गर्म होती है।
परमाणु-ग्रेड ज़िरकोनियम मिश्र धातुओं की एक विशिष्ट संरचना 95 प्रतिशत से अधिक ज़िरकोनियम और 2% से कम टिन, नियोबियम, लोहा, क्रोमियम, निकल और अन्य धातुएँ हैं, जिन्हें यांत्रिक गुणों और संक्षारण प्रतिरोध को बेहतर बनाने के लिए जोड़ा जाता है। आज तक, PWR में सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला मिश्र धातु ज़िरकोलोय 4 रहा है। हालाँकि, वर्तमान में, इसे नए ज़िरकोनियम-नियोबियम-आधारित मिश्र धातुओं द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा है, जो बेहतर संक्षारण प्रतिरोध प्रदर्शित करते हैं। अधिकतम तापमान जिस पर ज़िरकोनियम मिश्र धातुओं को जल-शीतित रिएक्टरों में इस्तेमाल किया जा सकता है, उनके संक्षारण प्रतिरोध पर निर्भर करता है। सबसे आम ज़िरकोनियम मिश्र धातु, ज़िरकोलोय-2 और ज़िरकोलोय-4, में मजबूत स्टेबलाइज़र टिन और ऑक्सीजन होते हैं, साथ ही स्टेबलाइज़र लोहा, क्रोमियम और निकल भी होते हैं।
ज़िरकलॉय प्रकार के मिश्र धातु, जिसमें टिन मूल मिश्र धातु तत्व है जो उनके यांत्रिक गुणों को बेहतर बनाता है, का दुनिया भर में व्यापक वितरण है। हालाँकि, इस मामले में, पानी और भाप में संक्षारण प्रतिरोध में कमी होती है, जिसके परिणामस्वरूप अतिरिक्त मिश्रधातु की आवश्यकता होती है। योजक नाइओबियम द्वारा लाया गया सुधार संभवतः एक अलग तंत्र को शामिल करता है। 400-550 डिग्री के तापमान पर पानी और भाप में नाइओबियम मिश्र धातु धातुओं का उच्च संक्षारण प्रतिरोध सुरक्षात्मक फिल्मों के निर्माण के साथ निष्क्रियता की उनकी क्षमता के कारण होता है।
ज़िरकोनियम मिश्रधातुओं का ऑक्सीकरण
ज़िरकोनियम मिश्र धातुओं का ऑक्सीकरण परमाणु उद्योग में सबसे अधिक अध्ययन की जाने वाली प्रक्रियाओं में से एक है। पानी के साथ ज़िरकोनियम की ऑक्सीडेटिव प्रतिक्रिया से हाइड्रोजन गैस निकलती है, जो आंशिक रूप से मिश्र धातु में फैल जाती है और ज़िरकोनियम हाइड्राइड बनाती है। हाइड्राइड मिश्र धातु की तुलना में कम घने और यांत्रिक रूप से कमज़ोर होते हैं; उनके निर्माण के परिणामस्वरूप क्लैडिंग में फफोले और दरारें पड़ जाती हैं - एक घटना जिसे हाइड्रोजन एम्ब्रिटलमेंट के रूप में जाना जाता है। जबकि इनमें से कई रिपोर्टें परमाणु दुर्घटना के मामले में ज़िरकोनियम मिश्र धातुओं के साथ ईंधन और भाप की प्रतिक्रिया को संबोधित करने के लिए लिखी गई हैं, फिर भी लगभग 800 K और उससे कम के मध्यम तापमान पर ज़िरकोनियम मिश्र धातुओं के ऑक्सीकरण से निपटने वाली रिपोर्ट की पर्याप्त संख्या अभी भी मौजूद है।
जिरकोनियम मिश्र धातु की भविष्य की संभावनाएं और विकास
जैसे-जैसे उद्योग ज़िरकोनियम और ज़िरकोनियम मिश्र धातु उत्पादों की सीमाओं को आगे बढ़ा रहे हैं, ज़िरकोनियम मिश्र धातु औद्योगिक अनुप्रयोगों के भविष्य को आकार देने में एक प्रमुख खिलाड़ी के रूप में उभर रहा है। अपने असाधारण संक्षारण प्रतिरोध और उच्च तापमान स्थिरता के साथ, ज़िरकोनियम मिश्र धातु विभिन्न क्षेत्रों में अभूतपूर्व नवाचारों का मार्ग प्रशस्त कर रहे हैं।
ज़िरकोनियम मिश्र धातु प्रौद्योगिकी में चल रहे अनुसंधान और विकास प्रयास एयरोस्पेस, परमाणु ऊर्जा और रासायनिक प्रसंस्करण उद्योगों में प्रगति को बढ़ावा दे रहे हैं। इंजीनियर ज़िरकोनियम मिश्र धातुओं की ताकत और स्थायित्व को बढ़ाने के लिए नए तरीके खोज रहे हैं, जिससे और भी अधिक विविध अनुप्रयोगों के द्वार खुल रहे हैं।
इसके यांत्रिक गुणों के अलावा, ज़िरकोनियम मिश्र धातु की जैव-संगतता इसे चिकित्सा प्रत्यारोपण और उपकरणों के लिए एक आकर्षक विकल्प बनाती है। इस क्षेत्र में आगे विकास की संभावना आशाजनक है क्योंकि शोधकर्ता बायोमेडिकल उद्देश्यों के लिए ज़िरकोनियम मिश्र धातुओं के अनुकूलन में गहराई से खोज कर रहे हैं।
निरंतर सुधार और खोजों के साथ, जिरकोनियम मिश्र धातु का भविष्य उज्ज्वल दिखता है क्योंकि यह औद्योगिक प्रक्रियाओं में क्रांतिकारी बदलाव ला रहा है और नवाचार को आगे बढ़ा रहा है।
औद्योगिक अनुप्रयोगों में ज़िरकोनियम मिश्र धातु उत्पादों का उपयोग कई लाभ प्रदान करता है जो इसे विभिन्न उद्योगों के लिए अत्यधिक वांछनीय सामग्री बनाते हैं। अपने असाधारण संक्षारण प्रतिरोध, उच्च तापमान शक्ति और जैव-संगतता के साथ, ज़िरकोनियम मिश्र धातु औद्योगिक विनिर्माण और प्रौद्योगिकी के भविष्य को आकार देने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के लिए तैयार हैं।
जैसे-जैसे ज़िरकोनियम मिश्र धातु उत्पादों के विकास और अनुप्रयोग में प्रगति जारी है, हम एयरोस्पेस और स्वास्थ्य सेवा से लेकर परमाणु ऊर्जा उत्पादन तक के उद्योगों में और भी अधिक नवाचार और प्रगति देखने की उम्मीद कर सकते हैं। ज़िरकोनियम मिश्र धातुओं की बहुमुखी प्रतिभा और विश्वसनीयता उन्हें औद्योगिक प्रक्रियाओं के भीतर जो संभव है उसकी सीमाओं को आगे बढ़ाने में एक मूल्यवान संपत्ति बनाती है।
ज़िरकोनियम मिश्रधातुओं के अद्वितीय गुणों का उपयोग करके, निर्माता प्रदर्शन को बढ़ा सकते हैं, दक्षता में सुधार कर सकते हैं, रखरखाव लागत को कम कर सकते हैं, और अंततः अपने संबंधित क्षेत्रों में सफलता प्राप्त कर सकते हैं। जैसा कि हम भविष्य की ओर देखते हैं, यह स्पष्ट है कि ज़िरकोनियम मिश्रधातु उत्पाद दुनिया भर में अत्याधुनिक औद्योगिक अनुप्रयोगों में सबसे आगे बने रहेंगे।
संलयन में सामग्रियों की मांग को पूरा करने के लिए ज़िरकोनियम मिश्र धातु
सामग्री और संलयन रिएक्टर डिजाइन
हाल के वर्षों में परमाणु संलयन की व्यापक जांच की गई है, क्योंकि इसमें रेडियोधर्मी उपोत्पादों के प्रसार के बिना स्वच्छ ऊर्जा बनाने की क्षमता है। संलयन में, दो तत्वों को आपस में जोड़कर ऊर्जा मुक्त की जाती है। वर्तमान में, संलयन के लिए सबसे अच्छा उम्मीदवार ड्यूटेरियम-ट्रिटियम प्रतिक्रिया है। ड्यूटेरियम और ट्रिटियम हाइड्रोजन के दो समस्थानिक हैं, जो संलयन होने पर हीलियम, मुक्त न्यूट्रॉन और ऊर्जा बनाते हैं। वर्तमान में, संलयन रिएक्टरों के लिए मूल्यांकन किए जा रहे डिज़ाइन डेमो, स्टेप और आईटीईआर हैं।
संलयन रिएक्टर में, न्यूट्रॉन दक्षता की चुनौतियाँ विखंडन प्रतिक्रियाओं से अलग होती हैं। संलयन प्रतिक्रिया की दीर्घकालिक दक्षता को बनाए रखने के लिए ट्रिटियम को लगातार पुनःपूर्ति की जानी चाहिए। यह अकुशल न्यूट्रॉन प्रकीर्णन के माध्यम से ट्रिटियम को प्रजनन करके पूरा किया जाता है। चूंकि प्रतिक्रियाएँ उच्च तापमान पर होती हैं और थर्मल रेंगने के अधीन होती हैं, इसलिए ऐसी सामग्री की आवश्यकता होती है जो कम थर्मल न्यूट्रॉन क्रॉस-सेक्शन को बनाए रखते हुए उच्च तापमान पर अच्छा प्रदर्शन कर सके।
संलयन रिएक्टर घटकों के सुरक्षित और इष्टतम डिजाइन के लिए बेहतर संरचनात्मक और तापीय गुणों वाली सामग्रियों का चयन आवश्यक है। संलयन रिएक्टर डिजाइन का एक प्रमुख तत्व ब्रीडर कंबल है, जो रिएक्टर उपकरणों को विकिरण से बचाता है। ब्रीडर कंबल मॉड्यूल के एक सेट से बने होते हैं जो संलयन रिएक्टर पोत के अंदरूनी हिस्से को कवर करते हैं और अत्यधिक तापमान और तीव्र न्यूट्रॉन प्रवाह का सामना करना चाहिए। इसके अतिरिक्त, यह अधिकतम रिएक्टर दक्षता सुनिश्चित करता है।
ब्रीडर कंबल डिजाइन के लिए उम्मीदवारों के रूप में जिन सामग्रियों की खोज की गई है उनमें वैनेडियम, लोहा, सिलिकॉन और क्रोमियम-आधारित मिश्र धातु और कंपोजिट शामिल हैं। हाल के अध्ययनों से पता चला है कि ज़िरकोनियम (Zr) एक लाभकारी उम्मीदवार है यदि इसे डेमो-जैसे रिएक्टर में ब्रीडर कंबल की पहली दीवार में संरचनात्मक सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है।
ज़िरकोनियम के लाभ
ज़िरकोनियम का उपयोग लगभग छह दशकों से विखंडन रिएक्टर अनुप्रयोगों में एक सामग्री के रूप में किया जा रहा है। आज, कई ज़िरकोनियम मिश्र धातुओं का उपयोग हल्के पानी के विखंडन रिएक्टरों में ईंधन आवरण और संयोजनों के रूप में किया जाता है। आम मिश्र धातुओं में Zr-2.5, ZIRLOTM, और ज़िरकलॉय-2 और –4 शामिल हैं। इन मिश्र धातुओं की सफलता मुख्य रूप से अन्य संरचनात्मक सामग्री तत्वों की तुलना में उनके थर्मल न्यूट्रॉन अवशोषण के छोटे क्रॉस-सेक्शन के कारण है।
छोटे थर्मल न्यूट्रॉन अवशोषण क्रॉस-सेक्शन का लाभ यह है कि यह न्यूट्रॉन की उच्च उपलब्धता की अनुमति देता है, जो विखंडन प्रतिक्रिया की महत्वपूर्णता को बनाए रखता है। अन्य सामग्रियों को और अधिक समृद्ध करने की आवश्यकता है, जो आर्थिक रूप से महंगा हो सकता है। हालाँकि, चूँकि संलयन प्रतिक्रियाएँ उच्च तापमान पर होती हैं और संचालन के दौरान एक अंतर्निहित थर्मल रेंगना होता है, इसलिए वर्तमान ज़िरकोनियम मिश्र धातु अपर्याप्त हैं।
वर्तमान ज़िरकोनियम मिश्रधातुओं की जांच और समस्याओं का समाधान
जर्नल ऑफ न्यूक्लियर मैटेरियल्स में प्रकाशित अध्ययन में, लेखकों ने कई वर्तमान में व्यावसायिक रूप से उपलब्ध ज़िरकोनियम मिश्र धातुओं की जांच की है, जिसमें बाइनरी मिश्र धातु जैसे कि Zr-V और Zr-Si मिश्र धातु, साथ ही उच्च-क्रम मिश्र धातु जैसे कि Zr-Nb-Ti और Zr-Mo-Sn शामिल हैं। यह निष्कर्ष निकाला गया कि आगे के शोध के साथ, उच्च-क्रम मिश्र धातु कम थर्मल न्यूट्रॉन क्रॉस-सेक्शन को बनाए रखते हुए लाभप्रद थर्मल और संरचनात्मक गुण (जैसे कि ताकत और लचीलापन) दिखा सकते हैं।
हालाँकि, वर्तमान में, संचालन के दौरान होने वाले उच्च तापमान के तहत इन मिश्र धातुओं के प्रदर्शन पर अधूरा डेटा है। एक संलयन रिएक्टर में, तापमान आसानी से 500-700 oC तक पहुँच सकता है। ज़िरकोनियम मिश्र धातुओं से बनी किसी भी संरचनात्मक सामग्री से तरल धातु या हीलियम-कूल्ड ब्रीडर कंबल में उपयोग किए जाने पर बेहतर थर्मल और यांत्रिक गुण प्रदर्शित करने की उम्मीद की जाएगी।
वर्तमान में उपलब्ध ज़िरकोनियम मिश्र धातुओं की जांच करते हुए, लेखकों ने निष्कर्ष निकाला कि ब्रीडर कंबल संरचनात्मक सामग्री के रूप में Zr-4 का उपयोग करने से ट्रिटियम प्रजनन अनुपात में उल्लेखनीय सुधार होगा। जबकि यह V-4Cr-4Ti जैसे अन्य उम्मीदवारों की तुलना में काफी बेहतर है, उच्च तापमान के तहत ताकत, थर्मल रेंगना प्रतिरोध और थकान गुणों के साथ अभी भी समस्याएं हैं। इसके अलावा, अशुद्धियाँ भंगुरता की समस्या पैदा कर सकती हैं, जिससे बैरियर कोटिंग्स की आवश्यकता होती है।
हमारी फैक्टरी
चीन की टाइटेनियम घाटी के रूप में मशहूर शांक्सी प्रांत के बाओजी में स्थित बाओजी वेस्ट टाइटेनियम मैटेरियल्स कंपनी लिमिटेड (वेस्ट-टीआई) की स्थापना 2019 में 60 मिलियन युआन की पंजीकृत पूंजी के साथ की गई थी। कंपनी का विलय बाओजी होंगुआन टाइटेनियम इंडस्ट्री कंपनी लिमिटेड और बाओजी ओवरफ्लो इंडस्ट्रियल कंपनी लिमिटेड के साथ किया गया था, दोनों कंपनियों को टाइटेनियम उद्योग में 20 से अधिक वर्षों का अनुभव है। 2019 में, संयुक्त रूप से स्थापित बाओजी वेस्ट टाइटेनियम मैटेरियल्स कंपनी लिमिटेड का व्यवसाय टाइटेनियम कॉइल, प्लेट, बार, वायर और टाइटेनियम फोर्जिंग जैसी दुर्लभ धातुओं के प्रसंस्करण और बिक्री को कवर करता है।
सामान्य प्रश्न
चीन में सबसे अधिक पेशेवर ज़िरकोनियम मिश्र धातु निर्माताओं और आपूर्तिकर्ताओं में से एक के रूप में, हम गुणवत्ता वाले उत्पादों और प्रतिस्पर्धी मूल्य द्वारा चित्रित किए जाते हैं। यहाँ बिक्री के लिए ज़िरकोनियम मिश्र धातु खरीदने और हमारे कारखाने से उद्धरण प्राप्त करने के लिए स्वतंत्र रहें। अनुकूलित सेवा के लिए हमसे संपर्क करें।
