Цирконий оболочки для твэ.тов

Коррозия сплавов циркония в воде при температурах, близких к 300 °С, идет с водородной деполяризацией. Практически весь атомарный водород, образующийся в ходе катодного процесса водородной деполяризации, растворяется в сплавах циркония. Оболочка ТВЭЛа и технологический канал кипящего реактора соприкасаются с теплоносителем только с одной стороны, поэтому [c.217]

Об этом, в частности, свидетельствуют такие факты. На первой американской атомной подводной лодке Наутилус был установлен реактор из циркония. Позже выяснилось, что выгоднее делать из циркония оболочки топливных элементов, а не стационарные детали активной зоны реактора. [c.199]

При возможном химическом взаимодействии термопары с исследуемым веществом рабочая часть проволоки изолируется оболочкой, например, из ванадия, нитрида циркония или вольфрама. [c.13]

Следует отметить, что в то время, когда Н. Бор строил таблицу, семьдесят второй элемент не был открыт. Было неясно, сколько должно быть редких земель. Полагая, что число их равно пятнадцати, семьдесят второй элемент искали среди минералов, содержащих редкие земли. Так как число 4/-электронов равняется 14, то этот элемент должен иметь близкую к цирконию внешнюю оболочку. Поэтому Н. Бор предложил искать семьдесят второй элемент в циркониевых рудах. Этот элемент, названный гафнием, и был обнаружен в циркониевых рудах. Цирконий и гафний играют большую роль в современной атомной технике. В частности, интенсивно поглощающий нейтроны гафний должен быть удален из циркония, употребляемого на изготовление труб, по которым циркулирует теплоноситель в котлах атомных электростанций. [c.462]

Физические свойства. Одним из важнейших свойств гафния является способность испускать электроны как в металлическом, так и в солеобразном состояниях. Поэтому он применяется в рентгено- и радиотехнике. По физическим свойствам он больше всего похож на цирконий, ближайшим аналогом которого является, что обусловливается одинаковым построением электронной оболочки, близкими величинами радиусов атомов и ионов одинаковой зарядности и одинаковым кристаллическим строением. Место его в таблице Менделеева определено на основании рентгеновского спектра. В чистом виде гафний, как и цирконий, — металл серебристо-белого цвета, твердый, хрупкий плотность 13,31, очень тугоплавкий (т. пл. 2222° С). [c.302]

В побочную подгруппу IV группы периодической системы входят титан Т1, цирконий 2г, гафний Н1 и курчатовий Ки. В незаполненной -оболочке атомов этих элементов находятся два электрона [c.209]

Между титаном и цирконием имеется несомненное сходство, но есть и различие. Между цирконием и гафнием наблюдается исключительное химическое родство, объясняемое не только подобием строения электронных оболочек, но и тем, что их атомные и ионные радиусы почти одинаковы (следствие лантаноидного сжатия ). Атом же титана значительно меньше, поэтому валентные электроны у циркония и гафния расположены на больших расстояниях от ядра, более эффективно экранированы от него внутренними электронными оболочками и, следовательно, менее прочно связаны с ядром. Потенциалы иониза- [c.208]

Нитриды. Нитрид титана (как и нитриды циркония и гафния) во многих отношениях близок к карбиду. Для нитридов характерно преобладание металлической связи они изоструктурны карбидам, имеют достаточно высокие температуры плавления и твердость. Однако существуют и различия, обусловленные особенностями строения атомов углерода и азота. Оболочка L атома азота имеет 5 электронов — 2s 2p , т. е. она более достроена до октета, чем оболочка L атома углерода, следовательно, более стабильна, поэтому у азота ослаблена до-норная и усилена акцепторная способность. В основном состоянии атом азота имеет три неспаренных (2р ) электрона, которые прежде [c.235]

Окислы. Атом кислорода невелик, его радиус меньше радиусов атомов углерода и азота однако настоящие фазы внедрения кислорода — только твердые растворы и низшие окислы переходных металлов. В силицидах и боридах фактором, препятствующим образованию фаз внедрения, является большой атомный радиус, в окислах такой фактор — электронная структура атома кислорода. Электронная оболочка атома кислорода ls 2s 2p имеет два неспаренных электрона. Кислород подчиняется правилу октета, и завершенная электронная структура может быть получена путем приобретения двух электронов. Поэтому у кислорода донорная способность ослаблена склонностью к поглощению электронов. Цирконий и гафний легче отдают электроны, поэтому только титан образует с кислородом фазу переменного состава на основе окисла TiO с преимущественно металлической связью (радиус кислорода в ней 0,7 A) и координационным числом титана 6. [c.236]

Металлический цирконий и сплавы. Металлический цирконий, не содержащий гафния, и его сплавы применяются преимущественно в атомной энергетике для изготовления оболочек тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов), теплообменников и других конструкций ядерных реакторов, которые не должны поглощать, нейтроны и обладать высокой стойкостью против действия ядерных излучений при повышенной температуре. [c.308]

Лантаноиды используют в производстве чугуна и высококачественных сталей. Введение этих элементов в чугун в виде ферроцерия (сплав церия с железом) или сплава различных лантаноидов повышает прочность чугуна. Небольшие добавки лантаноидов к стали очищают ее от серы, азота и других примесей, так как лантаноиды, являясь химически активными металлами, взаимодействуют с примесями. При этом повышаются прочность, жаропрочность и коррозионная устойчивость сталей. Такие стали пригодны для изготовления деталей сверхзвуковых самолетов, оболочек искусственных спутников Земли. С помощью лантаноидов получают также жаропрочные сплавы легких металлов — магния и алюминия. Благодаря сплавам лантаноидов проводят металлотермическое восстановление многих металлов (титана, ванадия, циркония, ниобия, тантала и др.), используя в этом процессе большое сродство лантаноидов к кислороду. [c.446]

В т. наз. ампульных Н.и. радиоактивный материал заключают в герметичные оболочки (ампулы) из прочного и химически стойкого материала (нержавеющая сталь, платина, тантал, цирконий). Оси. достоинства ампульных [c.206]

Физико-химические характеристики титана и его аналогов дефектность <1- электронной оболочки, средние по величине значения потенциалов ионизации и атомных радиусов, высокие температуры плавления и типичные для металлов плотноупакованные структуры обуславливают многообразие металлохимических возможностей этих элементов. Титан и его аналоги цирконий и гафний образуют непрерывные твердые растворы друг с другом в обеих модификациях. Это тройная система является единственным примером системы, в которой реализуется два вида непрерывных твёрдых трехкомпонентных растворов в двух модификациях (а+р - Т1). Со многими переходными металлами они также образуют твердые растворы замещения, часто непрерывные (Р-Т1 с ванадием). При этом по мере увеличения различия в электронной конфигурации атомов растворимость элементов в титане [c.120]

Малое сечение захвата нейтронов цирконием, высокая точка плавления, а также благоприятное сочетание химических и механических характеристик делают его идеальным материалом. для оболочек твэлов и оборудования ядерных реакторов. [c.18]

Ожидается, что к 80-м годам выпуск циркония возрастет до 4500 г в год а основном в связи с повышением мощности ядерных реакторов и увеличением использования циркония в реакторах на обычной воде в качестве оболочек для твэлов (табл. 6). [c.21]

В табл. 10.2 приведены оцененные доли утечки в атмосферу различных радиоактивных веществ при серьезной аварии реактора PWR, включающей распыление активной зоны и разрушение защитной оболочки реактора вследствие сгорания водорода и превышения допустимого давления пара. Из табл. 10.2 видно, что доли утечки различных радионуклидов сильно зависят от их химической природы. Здесь предполагается, что благородные газы (ксенон и криптон) почти полностью выходят в атмосферу, в то время как выход нелетучих оксидов металлов, таких как цирконий и плутоний, не превышает 1 %. Вероятность такой утечки оценивается величиной 5 10 (реактор год) . [c.174]

У всех изученных комплексов, за исключением хлоридных и нитратных, проявляется общая закономерность, а именно, комплексные соединения циркония более устойчивы, чем соответствующие соединения гафния. В случае хлоридных и нитратных комплексов эта закономерность проявляется очень нечетко. Меньшая прочность комплексных соединений гафния, по-видимому, связана с несколько большим размером иона НГ " и наличием у него оболочки 4/ -электронов. [c.301]

Первое подтверждается тем, что среди активных в изомеризации окислов преобладают те, в которых ионы металла имеют электронную конфигурацию, обеспечивающую снижение энергии поверхностных комплексов за счет их стабилизации кристаллическим полем. Двуокиси титана и циркония, не отвечающие этому условию, неактивны в виде индивидуальных соединений и используются в реакциях изомеризации только в составе сложных катализаторов. С другой стороны, всем активным в изомеризации окислам присущи высокие значения работы выхода электронов и большая ширина запрещенной зоны. Единственное исключение представляет окись кобальта, но и она неактивна в виде индивидуального соединения, так же как окислы титана и циркония. Важное влияние полупроводниковых свойств окислов переходных металлов на их каталитическую активность подтверждается и тем, что окислы с благоприятными для комплексообразования внешними оболочками центральных ионов д , (Р, остаются неактивными в изомеризации при малых [c.30]

В этот класс попадают три ряда элементов — от титана до никеля, от циркония до палладия и от гафния до платины. Они отличаются от электроположительных металлов класса 2 в пяти существенных отношениях по наличию переменной валентности, легкости образования ковалентных связей в комплексных ионах и нейтральных молекулах, окраске, парамагнетизму и каталитической активности. В своих простых анионах (образуемых редко, за исключением элементов первого переходного периода), комплексных ионах и нейтральных молекулах переходные элементы используют -электроны предпоследней оболочки. Результирующие уровни энергии оказываются гораздо ближе друг к другу, чем при использовании только 5- и р-электронов, и это является основной причиной перечисленных выше особенностей. Первые два из этих вопросов будут рассмотрены в главах 3 и 6, а проблема окраски — в гл. 12. О магнитных свойствах уже говорилось раньше. [c.62]

Электронные аналоги. Рассмотрение размещения электронов по уровням и подуровням оболочек атомов, выражаемого электронными формулами, показывает нам, что независимо от числа энергетических уровней размещение электронов по подуровням в наружных уровнях может быть аналогичным. Эта аналогия выражается одинаковыми электронными формулами наружных уровней. Так, например, размещение электронов на наружных уровнях атомов бора, алюминия, галлия, индия и таллия выражается соответственно электронными формулами 2s 2p 35 3p 4s 4p 5s 5,o и б5 6р а в атомах фтора, хлора, брома, иода и астата — формулами 25 2р 35ЧрЧзЧр" 58 5р и б5 6р Элементы, в атомах которых одинакова электронная конфигурация наружного уровня, называются электронными аналогами. У атомов ряда элементов понятие электронной аналогии распространяется и на преднаружный уровень. Так, например, электронная конфигурация атомов титана, циркония и гафния выражается формулами 4з 4р 4с1 5з и а атомов марганца, технеция и рения — 45 Чр 4 552 5s 5p 5d" 6s . Таким образом, электронные аналоги отличаются друг от друга числом энергетических уровней и сходны но конфигурации наружных уровней. [c.32]

Г фиий, а также искусственно полученный элемент курчатовин (№ 104). Конфигурация электронной оболочки атомов этих элементов такая же, как у титана, — d s . Аналоги титана цирконий и гафний являются тяжелыми металлами — их плотности соответственно 6,45 и 13,31 г/см температуры их плавления также выше, чем у титана 1852 и 2225°С. Цирконий и гафний образуют разнообразные соединения, в устойчивых и наиболее характерных из которых цирконий и гафний четырехвалентны. Устойчивость соединений, в которых эти элементы трех- и двухвалентны, невелика п убывает в направлении Ti—Zr — Hf. В этом же направлении возрастает металлическая активность этих элементов. Цирконий и гафний, подобно титану, существуют в двух полиморфных видо-измеР ениях — а и р. Также подобно титану цирконий и гафпин при обычных температурах химически неактивны и коррозионноустойчивы, а при высокой температуре реагируют с кислородом, азотом н другими элементарными окислителями. [c.275]

Особо следует подчеркнуть условный характер отнесения состояния атома к определенной конфигурации. И не только конфигурации, но и квантовых чисел I и 8, которые сохраняются весьма приближенно. Так, уже относительно атома гелия нужно вьшснить почему его основному состоянию следует приписать конфигурацию а не, например, 152х. Энергетический интервал между этими конфигурациями настолько велик, что элементарный вариационный расчет не оставляет сомнений. Однако уже для атомов первого ряда переходных элементов дело обстоит значительно сложнее, так как конфигурации и Зй " 4х заметно перекрываются. Для никеля, например, основным состоянием является состояние 3 4х 4. Его энергия всего на 205 см ниже энергии состояния 3 4 /)з. Вычислить энергию атома с такой точностью трудно. Погрешность метода Хартри — Фока (энергия корреляции) на два порядка больше. Решующую роль играет не сама энергия корреляции, а то, насколько сильно она зависит от заполнения внешних оболочек. Как правило, метод Хартри-Фока дает верные конфигурации основных состояний. Но известны и обратные примеры. Так, для атома циркония (7 = 40) [c.183]

Несмотря на исключительно многообразные возможности применения редких металлов и их сплавов, выделим здесь лишь некоторые основные области их применения. Это прежде всего ядерная техника, где необходимы такие металлы, как бериллий, ниобий и цирконий и др., в качестве материалов оболочки ядерного горючего в различных типах реакторов. Эти металлы отличаются малым сечением захвата тепловых нейтронов, высокой твердостью при рабочих температурах, хорошей теплопроводностью, устойчивостью к коррозии и т. д. Галлий и литий предложены, кроме того, в качестве рабочих жидкостей [последний— при условии его отделения от изотопа зЫ почему ) ]. Благодаря свойству значительно поглош,ать нейтроны гафний индий и европий используют для изготовления регулирующих стержней. Значительное количество редких металлов потребляет производство стали. Наряду с чистыми легирующими компонентами (например, Мо, V, , V) ряд редких и др. металлов используется в качестве раскислителей (например, редкоземельные элементы, кремний). Для современной авиационной промышленности и космической техники необходимы жаростой- [c.589]

Существование в Периодической системе вставных d и /-рядов существенно влияет на ионизационные потенциалы и атомные (ионные) радиусы последующих элементов. Особенно велико влияние заполненного 4/1 -слоя, которое называется лантаноидным сжатием (контракцией). Это явление заключается в том, что наличие завершенного 4/14-уровня способствует уменьшению объема атома за счет взаимодействия оболочки с ядром вследствие последовательного возрастания его заряда. Поэтому, наприм(ф, с увеличением атомного номера в ряду лантаноидов происходит неуклонное уменьшение размеров атома. Это же явление объяенж т целый ряд особенностей, характерных для d- и sp-элементов VI периода, следующих за лантаноидами. Так, лантаноидная контракция обусловливает близость атомных радиусов и ионизационных потенциалов, а следовательно, и химических свойств -элементов V и VI периодов (Zr—Hf, Nb—Та, Мо—W и т. д.). Особенно ярко это выражено у элементов-близнецов циркония и гафния, поскольку гафний следует непосредственно за лантаноидами и лантаноидное сжатие компенсирует увеличение атомного радиуса, вызванное появлением дополнительного электронного слоя. Эффект лантаноидной контракции простирается чрезвычайно далеко, оказывая влияние и на свойства sp-элементов VI периода. В частности, для последних характерна особая устойчивость низших степеней окисления Т1+ , РЬ , Bi+з, хотя эти элементы принадлежат, соответственно, к III, IV и V группам. Это объясняется наличием так называемой инертной б52-эле- ктронной пары, не участвующей в образовании связей группировки электронов, устойчивость которой опять-таки обусловлена лантаноидной контракцией. У таллия, свинца и висмута участвуют в образовании связи лишь внешние бр-электроны (Tl[6s 6p ], Pb[6s 6p2], Bi[6s 6p ]). Аналогичное явление актиноидной контракции , по-видимому, также должно наблюдаться, хотя и в меньшей степени. Однако проследить это влияние пока невозможно вследствие малой стабильности трансурановых элементов и незавершенности VII периода. Таким образом, положение металла в Периодической системе и особенности структуры валентной электронной оболочки играют определяющую роль в интерпретации химических и металлохимических свойств элементов. [c.369]

В V периоде элемент IV группы — цирконий — непосредственно следует за элементом П1 группы —. иттрием, а в VI пер1Иоде между элементом III группы — лантаном — и элементом IV группы — гафнием — вклиии-вается длииный ряд лантанидов. У лантанидов происходит достройка электродами третьего снаружи электронного слоя. С возрастанием за1ряда атомного ядра у них электронные оболочки все более стягиваются к ядру, и радиус атома уменьшается (табл. 13). Из-за этого, и у элементов, следующих за лантанидами, атомные радиусы оказываются относительно малым и близкими к атомным радиусам соответствующих элементов V периода. Сходство строения атомов здесь дополняется близостью. их радиусов. Поэтому и по химическим свойствам элементы цирконий и гаф,ний, ниобий и тантал, молибден и вольфрам и т. д. оказываются попарно чрезвычайно сходными. [c.152]

Нитраты. Свойства нитратов циркония и гафния и их растворов определяются слабым сродством нитрат-иона к атомам обоих элементов. В водном растворе ион NO3 , хотя и спосрбен к внутрисфер-ному комплексообразованию, не всегда замещает сильно поляризованные молекулы воды в гидратной оболочке иона циркония. В растворе образуется внешнесферный комплекс — своеобразная ионная пара и устанавливается равновесие, которое сдвигается вправо при повышении концентрации HNO3 [c.289]

Для комплексов катионов металлов первой группы (во внешней электронной оболочке находится 2 или 8 электронов) и для некоторых переходных металлов (с недостроенным -подуровнем) основным фактором является размер лигандов. Фторидные комплексы прочнее, чем хлоридные, а хлоридные прочнее бро-мидных и иодидных. Так, бериллий, магний, алюминий, лантан, цирконий образуют прочные фторидные комплексы (IgPi равны соответственно 4,3 1,3 6,1 2,8 8.8) устойчивость же комплексов названных элементов с хлорид-, бромид- и иодид-ионами невелика или они вообще не образуются. Из пере.ходных металлов такая же закономерность наблюдается, например, для железа и марганца устойчивость фторидных, хлоридных и бромидных комплексов этих металлов характеризуется соответственно числами 5,3 1,5 и —0,3 (железо) а также 5,5 и 0,96 (марганец). [c.256]

ЦИРКОНИЙ (лат. Zir onium) Zr, хим. элемент IV ф. периодич. системы ат. н. 40, ат. м. 91,224. Прир. Ц. состоит из 5 стабильных нуклвдов Zr (51,46%), Zr (11,23%), Zr (17,11%), (17,40%) и Zr (2,80%). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов д ля прир. смеси 1,8-1д ля Zr 1,010" м . Конфи1урация внеш. электронных оболочек атома 4(Р5 степень окисления +4, значительно реже +3, +2 и +1 энергия ионизации при последоват. переходе от Zi" к Zi равна соотв. 6,837, 13,13, 22,98 и 34,92 эВ электроотрицательность по Полингу 1,4 ионный радиус Zr (в скобках даны координац. числа) 0,073 нм (4), 0,080 нм (5), 0,086 нм (б), 0,092 нм (7), 0,098 нм (8) или 0,103 нм (9). [c.384]

Интересно отметить, что камера сгорания выполнена с двухоболочечной рубашкой охлаждения, как и ЖРД первой немецкой ракеты Фау-2 , хотя затем в течение длительного периода преимущество отдавалось трубчатым конструкциям. Возврат к двухоболочечной конструкции при высоком давлении стал возможным благодаря использованию новых материалов и технологических процессов. Огневая стенка, которая должна выдерживать давление 20 МПа и температуру 3300 К, выполнена из специального теплопроводного сплава нарлой 2, состоящего в основном из меди с добавками серебра и циркония. Литая тонкостенная заготовка сначала формуется на оправке (рис. 162), а затем проводится механическая обработка внутреннего и наружного контуров по шаблонам на станках с ЧПУ. Пo v e этого на наружной поверхности оболочки [c.253]

Катализаторы Циглера — Натта для ведения анионно-координационной полимеризации получают из металлалкилов, металларплоа, или сидрпдов металлов I—III групп. периодической системы (натрий, литий, барий, алюминий и др.), которые предварительно смешивают с соединениями переходных металлов (IV—VIII группы). К последним относятся хитан, ванадий, хром и цирконий,, т. е. элементы с незаполненной промежуточной электронной оболочкой. [c.179]

Растрескивание оболочек твэлов из цирконий-ниобиевого сплава под действием паров йода (йодное растрескивание) изучали непофедственно на отрезках оболочек. Для этого отрезок оболочки длиной 100...200 мм снабжали двумя привариваемыми циркониевыми заглушками, в одну из которых был вварен капилляр для заполнения объема оболочки гелием под давлением. После за- [c.251]

Элементы периодической системы с очень близкими химическими свойствами называют аналогами. Наиболее ярким примером химической аналогии элементов может служить сходство циркония и гафния. До сих пор не найдено реакции, в которую вступал бы один из них и не вступал другой. Это объясняется тем, что у гафния и циркония одинаково построены внешние электронные оболочки. И, кроме того, почти одинаковы размеры их атомов н иопов. [c.161]

Применение. Сплавы на основе Ц. нашли широкое применение в ядерной энергетике для элементов конструкции активной зоны ядерных реакторов на тепловых нейтронах — оболочек тепловыделяющих элементов (твэлов), каналов, кассет, активационных решеток. В сплавы на основе Ц. входят также N5, 8п, ре, Сг, N1, Со и Мо, а Ц. является компонентом ряда сплавов на основе Mg, Т1, N1, Но, ЫЬ и других металлов, служащих в качестве конструкционных материалов для летательных аппаратов, для изготовления обмоток сверхпроводящих магнитов. На основе оксида Ц. или циркона изготовляют, цирконистые огнеупоры для сталелитейной и алюминиевой промышленности, для плавки платины, палладия и других металлов, для футеровки высокотемпературных печей, высокотемпературной изоляции. Ц. используется для изготовления пьезокерамических материалов. В химическом машиностроении Ц, применяется в качестве коррозионностойкого материала. Присадки Ц. служат для раскисления стали и удаления из нее серы, порошкообразный Ц. применяется в пиротехнике, производстве боеприпасов (трассирующие пули, детонаторы), сульфат Ц. употребляется в качестве дубителя в кожевенной промышленности. Подробную сводку о производстве, применении Ц. и его минерально-сырьевых ресурсах в начале 60 гг. см. у Каганович. [c.447]

Однако рассмотренный механизм не позволяет объяснить активность окиси тория и окиси циркония в реакциях циклизации, так как практически отсутствуют данные, свидетельствующие о существовании окхгслов этих элементов с более низкой валентностью. В частности, нет никаких оснований считать, что в условиях реакции (450—550°) окислы тория или циркония могут восстанавливаться водородом или углеводородами. Четырех-валентпые иона торня и циркония имеют электронные оболочки инертных газов, и в этом с.лучае взаимодействие непарных электронов с электронами двойных связей олефинов невозможно. Правда, активность окисп тория значительно ниже, чем окиси хрома или молибдена (температура реакции для ТЬОз 555° против 475° для окиси хрома и окисп молибдена — см. табл. 7), а активность окиси циркония, хотя она п ниже, чем окиси хрома, по порядку величины вполне сравнима с последней. [c.293]

В другом патенте [96] указываются каталитические вещества, включающие окислы или другие соединения соответствующих металлов, содержащих электрон, определяющий валентность, в оболочке, расположенной непосредственно под внешней оболочкой. К этим металлам относятся [97, 98] скандий, титан, ванадий, хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь, циик, иттрий, цирконий, ниобий, молибден, мазурий, рутений, родий, палладий, серебро, кадмий, лантан, гафний, тантал, вольфрам, рений, осмий, иридий, платина, золото, ртуть, актиний, торий и уран. За исключением меди, циика, серебра, кадмия, золота и ртути, все эти элементы относятся к амфотерным и характеризуются наличием незанолнепных двух или трех внешних электронных оболочек. Медь, серебро и золото в состоянии высших валентностей также относятся к амфотерным элементам. [c.387]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология