Reaktör malzemelerinin mekanik, kimyasal vb. temel davranışları yanında şu önemli özellikleri de göz önünde tutulur:
Isıl nötron absorpsiyon kesiti
Oluşabilecek radyoaktif izotopların yarı ömrü
Absorpsiyon kesiti ısıl nötronlar için geçirgenliği karakterize eder. Bu nötronlar nükleer yakıtın radyoaktif bozunumu ile serbest kalır ve yakıt tüpünden geçerek enerjilerini soğutma ortamına (örneğin basınçlı suya) verirler. Tüp malzemesinin nötron geçirgenliği iyi (absorpsiyon kesiti küçük) olmalıdır. Zirkonyum bu özelliğe sahip metaller arasında yer alır.
Zirkonyum kimyasal ve metalürjik açıdan titana çok benzer. Kafesi hegzagonal yapıda olup, erime sıcaklığı yüksek (1852°C), hidrojen, oksijen, karbon ve azotu çözme eğilimi fazladır. Dolayısıyla üretim ve işlenmesinde titandaki gibi bazı önlemlerin alınması gerekir. Oksitleyici ortamlarda korozyona dayanıklılığı titanınkinden üstündür. Kimya endüstrisi donatımlarında ve en çok nükleer teknolojide kullanılır. Kaynar ve basınçlı su reaktörlerinde uranyum dolgulu yakıt elemanlarının tüpleri zirkon alaşımlarından imal edilmektedir.
Önerilen Makale: Çelik profil malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için
hea çelik profil fiyatları sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.
Nötron geçirgenliğinin önemli olduğu yerlerde yararlanılacak zirkonyum, aynı cevherde bulunan ve absorpsiyon kesiti yaklaşık 450 kat daha büyük olan hafniyum elementinden tümüyle arıtılmalıdır.
Nükleer ışınım etkisi altında kalan malzemelerde özellik değişimleri görülür. Ayrıca bazı maddeler hızlı nötronları yakalayarak uyarılmış ve böylece kendileri de ışın yayar duruma gelmiş olurlar. Bu sırada uzun yarı ömürlü izotoplar oluşuyorsa, söz konusu parçaların değiştirilmesi halinde ortaya çıkan hurda, radyoaktif tehlike yaratabilir. Dolayısıyla bu gibi uygulamalar için örneğin paslanmaz çelikler ve nikel alaşımlarında kobalt, niyobyumlu kaynak ilave malzemelerinde de tantal miktarı milyonda birler (ppm) düzeyini aşmamalıdır.
