Zircaloy

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

^ I componenti delle leghe sono solitamente espressi in massa.
^ ^a ^b (EN) Mary Eagleson, Concise encyclopedia chemistry, Walter de Gruyter, 1994, p. 1199, ISBN 978-3-11-011451-5. URL consultato il 19 aprile 2011.
^ (EN) George Stuart Brady, George S. Brady, Henry R. Clauser, John A. Vaccari, Materials handbook: an encyclopedia for managers, technical professionals, purchasing and production managers, technicians, and supervisors, McGraw-Hill Professional, 24 luglio 2002, p. 1063–, ISBN 978-0-07-136076-0. URL consultato il 19 aprile 2011.
^ (EN) Peter Rudling et al., Welding of Zirconium Alloys (PDF), Sweden, Advanced Nuclear Technology International, 2007. URL consultato il 19 aprile 2011 (archiviato dall'url originale il 22 gennaio 2012).
^ zirconium low oxidation, zirconio a bassa ossidazione