Si le dijeran que un mineral capaz de pulirse hasta convertirse en una piedra preciosa deslumbrante también sirve como el héroe anónimo que mantiene las plantas de energía nuclear funcionando de forma segura, ¿le resultaría difícil de creer? El circonio, el elemento número . 40 de la tabla periódica, es precisamente un "jugador de doble-rol" que se extiende a ambos lados de los mundos de los mostradores de joyería y los reactores nucleares.
De la "piedra jacinto" al elemento químico
La historia del circonio comienza con una hermosa piedra. El mineral de silicato natural que contiene circonio se llama circón y ha sido apreciado como piedra preciosa semi-desde la antigüedad. Muestra una rica paleta de colores que van desde el naranja-rojo y el dorado-amarillo hasta el incoloro y el marrón-verde, y se ha extraído notablemente en la isla de Sri Lanka en el antiguo Océano Índico. Se dice que la palabra "circón" deriva del persa "Zargun", que significa "dorado" - en referencia al brillo deslumbrante de ciertas piedras preciosas de circón. El circón incoloro, cuando se corta, puede brillar con un brillo que recuerda al de los diamantes, y durante mucho tiempo incluso se lo confundió con un tipo de "diamante blando".
No fue hasta 1789 que el circón pasó de ser piedra preciosa a elemento, gracias a un experimento del químico alemán Martin Heinrich Klaproth. Al fusionar circón con hidróxido de sodio y tratarlo con ácido clorhídrico, finalmente descubrió un óxido previamente desconocido, al que llamó "zirconia". Posteriormente, en 1824, el químico sueco Jöns Jacob Berzelius produjo por primera vez circonio metálico, pero no fue hasta 1925 que se obtuvo realmente circonio metálico puro y dúctil.
El "todo-redondeador" gris plateado-
El circonio metálico puro es un sólido brillante-gris plateado que se asemeja al acero en apariencia. Su punto de fusión alcanza los 1.855 grados y su punto de ebullición alcanza los 4.409 grados -, lo que significa que a temperaturas en las que la mayoría de los metales se han derretido hace mucho tiempo, el circonio permanece inflexible.
El circonio cuenta con tres talentos notables:
En primer lugar, su resistencia a la corrosión "invulnerable". El circonio es excepcionalmente resistente a la mayoría de los ácidos, álcalis y agua de mar, y las soluciones acuosas ácidas y alcalinas ordinarias apenas pueden corroerlo. Esta propiedad lo convierte en un material ideal para equipos químicos - reactores, bombas resistentes a ácidos-, tubos intercambiadores de calor y válvulas - dondequiera que se necesite resistencia a la corrosión, a menudo se encuentra circonio.
En segundo lugar, su capacidad de absorción de gas- "acomodable". Cuando se calienta, el circonio puede absorber grandes cantidades de oxígeno, hidrógeno, nitrógeno y otros gases. Sólo 100 gramos de circonio metálico pueden absorber 817 litros de hidrógeno a 200 grados. Esta característica se utiliza inteligentemente en la industria del vacío eléctrico. - el circonio se recubre en los ánodos de los tubos de electrones para absorber los gases residuales, produciendo tubos de alto-vacío.
En tercer lugar, su "toque Midas" en la aleación. El circonio es aclamado como la "vitamina" de la industria metalúrgica - agregar solo una pequeña cantidad puede mejorar significativamente las propiedades del material. Agregar una-milésima de circonio al acero mejora enormemente su resistencia y dureza, lo que hace que el acero blindado que contiene circonio-sea un material importante para fabricar tanques y placas a prueba de balas. Agregar un poco de circonio al cobre puede aumentar su punto de fusión sin comprometer la conductividad eléctrica, lo que lo hace muy adecuado para líneas eléctricas de alto-voltaje.
El "metal número uno" de la era nuclear
Si lo anterior son meras "actividades secundarias" del circonio, entonces su "ocupación principal" es transformadora para el panorama de la energía humana.
Lo que hace que las aleaciones de circonio sean el material estructural central de los reactores nucleares es una característica aparentemente paradójica pero crucial: - una sección transversal de absorción de neutrones térmicos- extremadamente baja. En términos simples, los neutrones producidos por la fisión nuclear son las "chispas" que sostienen la reacción en cadena; sin embargo, la mayoría de los metales absorben neutrones como una esponja que absorbe agua, interrumpiendo así la reacción. El circonio, sin embargo, es una excepción -: absorbe muy pocos neutrones y, al mismo tiempo, resiste la corrosión del agua a alta-temperatura y alta-presión a 300-400 grados y mantiene una buena compatibilidad con el combustible nuclear.
Es precisamente esta combinación de ventajas la que permite fabricar aleaciones de circonio en tubos largos y de paredes delgadas-, que encierran pastillas de combustible de dióxido de uranio y sirven como primera barrera de seguridad de un reactor nuclear. Se estima que hasta el 90% del circonio producido a nivel mundial se utiliza en el sector de la energía nuclear. Desde los submarinos nucleares hasta el reactor "Hualong One", los tubos de revestimiento de aleación de circonio siguen siendo una "armadura de combustible nuclear" indispensable.
