Le zirconium est un métal spécial résistant à la corrosion par l'eau douce et l'eau de mer, ce qui lui permet d'être utilisé comme matériau de chemise de combustible dans les réacteurs à eau. Découvrez toutes ses propriétés et ses domaines d'application.
Découverte du zircon
Le zirconium a été découvert en 1789 par Klaproth. La première forme métallique impure ne fut obtenue qu'en 1824 par Berzelius. En 1923, deux chercheurs, Coster et De Hevesy, parviennent à isoler l'hafnium. C'est un métal de transition tétravalent qui a des propriétés chimiques similaires à celles du zirconium. Toutes ces découvertes sont le résultat de recherches visant à trouver le meilleur élément pour construire des sous-marins à propulsion nucléaire. À cette époque, le zircon était le seul élément de construction qui répondait aux exigences. Depuis le développement industriel de la métallurgie de divers métaux, les industriels n'ont cessé d'augmenter la protection des alliages de zirconium.
Propriétés du zirconium
Le zirconium se distingue par une grande résistance dans les environnements corrosifs. En conséquence, il peut être utilisé dans des applications chimiques, médicales et nucléaires. Dans l'industrie chimique, des concentrations très élevées d'acides et des solutions alcalines peuvent endommager les équipements. Le zirconium les protège efficacement contre la corrosion. Dans l'industrie nucléaire, qui est sa principale application, le zirconium et ses dérivés sont utilisés pour le placage des combustibles nucléaires dans les réacteurs à eau. En effet, ce métal présente de bonnes propriétés mécaniques et une faible section d'absorption neutronique. Ce dernier est considéré comme un aspect essentiel du maintien de la réaction de fission.
Domaines d'application du zirconium
De par ses propriétés très particulières, le zirconium peut être utilisé dans divers domaines.
Domaine d'application dans l'industrie nucléaire
L'enveloppe des crayons de pastilles de combustible fissile introduites dans les hydro-réacteurs des centrales nucléaires est un alliage de zirconium purifié. C'est l'hafnium qui est un élément présent dans le minerai naturel. Selon les statistiques, cette utilisation représente 90 % de la production. Une quantité non négligeable qui représente l'importance de ce métal dans le secteur de l'industrie nucléaire.
L'utilisation du zirconium dans l'industrie chimique
Le zirconium se distingue également par ses propriétés physico-chimiques, à savoir :
– haute résistance à la corrosion et aux radiations, – perméabilité aux neutrons libres, – résistance aux hautes températures.
En raison de ces différentes propriétés, ce métal est utilisé dans l'industrie chimique sous forme d'alliage. Le plus connu est le Zircaloy (un alliage de zirconium, d'étain, de fer et de chrome). Il existe également du verre de zirconium utilisé pour contenir des déchets radioactifs dans un sarcophage. Celui-ci peut contenir de la radioactivité pendant au moins 2 000 ans. Ce n'est pas tout, ce métal sert aussi à protéger les parois intérieures des fours et des réacteurs chimiques.
Domaine d'application dans le secteur médical
En plus de ses propriétés mécaniques, le zirconium offre un effet esthétique inégalé. Pour cette raison, il se distingue comme un excellent matériau pour la production de restaurations prothétiques haut de gamme, de couronnes unitaires, de bridges et de facettes esthétiques. Par rapport aux armatures conventionnelles, les armatures en zirconium sont moins visibles. De plus, le zircon est également utilisé pour fabriquer des piliers d'implants dentaires, qui sont fraisés à la main ou par ordinateur.
Autres utilisations du zirconium
L'utilisation du zirconium ne se limite pas à ces trois secteurs. En métallurgie, le zirconium est un anti-cristallisant et est utilisé dans les alliages d'aluminium. Il entre également dans la composition de sondes pour mesurer la teneur en oxygène. Dans l'industrie de la coutellerie, l'oxyde de zirconium est utilisé dans la fabrication de couteaux en céramique. Il permet d'obtenir des lames légères et résistantes aux acides.
