Este artículo contiene una comparación de las propiedades térmicas y atómicas clave del circonio y el uranio, dos elementos químicos comparables de la tabla periódica. También contiene descripciones básicas y aplicaciones de ambos elementos. Circonio vs uranio.
Circonio y Uranio: acerca de los elementos
Circonio
El circonio es un metal de transición fuerte, de color blanco grisáceo, brillante que se parece al hafnio y, en menor medida, al titanio. El circonio se utiliza principalmente como refractario y opacificante, aunque se utilizan pequeñas cantidades como agente de aleación por su fuerte resistencia a la corrosión. El circonio se usa ampliamente como revestimiento para combustibles de reactores nucleares. Las propiedades deseadas de estas aleaciones son una sección transversal de captura de neutrones baja y resistencia a la corrosión en condiciones normales de servicio. [/Su_icon_text]
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Circonio y Uranio – Aplicaciones
Circonio
La mayor parte del circón se utiliza directamente en aplicaciones de alta temperatura. Este material es refractario, duro y resistente al ataque químico. Debido a estas propiedades, el zircón encuentra muchas aplicaciones, pocas de las cuales son muy publicitadas. Su uso principal es como opacificante, otorgando un aspecto blanco y opaco a los materiales cerámicos. El circonio y sus aleaciones se utilizan ampliamente como revestimiento para combustibles de reactores nucleares. El circonio aleado con niobio o estaño tiene excelentes propiedades anticorrosivas. La alta resistencia a la corrosión de las aleaciones de circonio resulta de la formación natural de un óxido estable denso en la superficie del metal. Esta película es autocurativa, continúa creciendo lentamente a temperaturas de hasta aproximadamente 550 ° C (1020 ° F) y permanece firmemente adherida. La propiedad deseada de estas aleaciones es también una sección transversal de captura de neutrones baja.
Uranio
El principal uso del uranio en el sector civil es para alimentar plantas de energía nuclear. Un kilogramo de uranio 235 teóricamente puede producir unos 20 terajulios de energía, suponiendo una fisión completa; tanta energía como 1,5 millones de kilogramos (1 500 toneladas) de carbón. Un reactor típico puede contener alrededor de 100 toneladas de uranio enriquecido (es decir, alrededor de 113 toneladas de dióxido de uranio). Este combustible se carga en, por ejemplo, 157 conjuntos combustibles compuestos por más de 45 000 barras de combustible. Un conjunto de combustible común contiene energía durante aproximadamente 4 años de funcionamiento a plena potencia. El combustible extraído (combustible nuclear gastado) todavía contiene alrededor del 96% de material reutilizable (debe eliminarse debido a la disminución de la clase de ensamblaje). Antes (y, ocasionalmente, después) del descubrimiento de la radiactividad, el uranio se usaba principalmente en pequeñas cantidades para vidriado amarillo y esmaltes de cerámica. como el vidrio de uranio. El uranio también es utilizado por los militares para alimentar submarinos nucleares y en armas nucleares. Debido a su alta densidad, este material se encuentra en sistemas de guía inercial y en brújulas giroscópicas. [10] Se prefiere el uranio empobrecido a los metales igualmente densos debido a su capacidad para mecanizarse y fundirse fácilmente, así como a su costo relativamente bajo. El principal riesgo de exposición al uranio empobrecido es el envenenamiento químico por óxido de uranio en lugar de la radiactividad (el uranio es solo un emisor alfa débil). El uranio empobrecido es el uranio que tiene mucho menos uranio 235 que el uranio natural. Es considerablemente menos radiactivo que el uranio natural. Es un metal denso que se puede utilizar como lastre para barcos y contrapesos para aviones. También se utiliza en municiones y armaduras. El uranio empobrecido también se puede utilizar para proteger la radiación. El uranio empobrecido es mucho más eficaz debido a su Z más alto. El uranio empobrecido se utiliza para blindaje en fuentes portátiles de rayos gamma. El uranio se utiliza en aceros de alta velocidad como agente de aleación para mejorar la resistencia y la tenacidad. El trióxido de uranio (también llamado óxido de uranio) con fórmula UO3, es un polvo de color amarillo anaranjado y se usa como pigmento para cerámica. En vasos produce un hermoso “vidrio de uranio” de color amarillo verdoso.
Circonio y Uranio: comparación en la tabla
| Elemento | Circonio | Uranio |
| Densidad | 6,511 g / cm3 | 19,05 g / cm3 |
| Resistencia a la tracción | 330 MPa | 390 MPa |
| Límite de elastacidad | 230 MPa | 190 MPa |
| Módulo de Young | 88 GPa | 208 GPa |
| Escala de Mohs | 5 | 6 |
| Dureza Brinell | 650 MPa | 2400 MPa |
| Dureza Vickers | 900 MPa | 1960 MPa |
| Punto de fusion | 1855 ° C | 1132 ° C |
| Punto de ebullición | 4377 ° C | 4131 ° C |
| Conductividad térmica | 22,7 W / mK | 27 W / mK |
| Coeficiente de expansión térmica | 5,7 µm / mK | 13,9 µm / mK |
| Calor especifico | 0,27 J / g K | 0,12 J / g K |
| Calor de fusión | 16,9 kJ / mol | 8,52 kJ / mol |
| Calor de vaporización | 591 kJ / mol | 417 kJ / mol |