Was ist Zirconium?
Zirconium (Symbol Zr) ist Element 40 im Periodensystem, ein Übergangsmetall in der 5, Gruppe 4. Für Neutronen praktisch durchsichtig, weshalb es die Brennstäbe in fast jedem Kernreaktor ummantelt. Bei Raumtemperatur ist es fest.
Die Geschichte
Was Zirconium ist und wie wir es gefunden haben
Zirconium ist das unglaublich zähe, korrosionsbeständige Metall, das Kernreaktoren sicher hält und Diamanten funkeln lässt. Dieses glänzende, grauweiße Übergangsmetall besitzt die bemerkenswerte Eigenschaft, für Neutronen nahezu transparent zu sein und gleichzeitig äußerst korrosionsbeständig zu sein, wodurch es für die Erzeugung von Kernenergie unverzichtbar ist. Benannt nach dem persischen Wort "zargun", das goldfarben bedeutet, ist Zirconium zu einem der strategisch bedeutendsten Elemente der modernen Technologie geworden. Zirconium wurde 1789 vom deutschen Chemiker Martin Heinrich Klaproth bei der Analyse des Edelsteins Zirkon entdeckt und blieb über 150 Jahre lang größtenteils eine Labor-Kuriosität. Das reine Metall wurde erst 1824 von Jöns Jacob Berzelius isoliert, und hochreines Zirconium wurde erst in den 1940er-Jahren verfügbar, als die Atomindustrie dringend Materialien benötigte, die Kernreaktionen nicht beeinflussen würden. Was Zirconium wirklich außergewöhnlich macht, sind seine einzigartigen nuklearen Eigenschaften. Anders als die meisten Metalle ist Zirconium für Neutronen nahezu transparent – sie durchdringen es direkt, ohne absorbiert zu werden. Dadurch eignen sich Zirconiumlegierungen hervorragend für die Brennstabhüllen von Kernreaktoren: Sie schließen radioaktiven Brennstoff ein, während Neutronen sich frei bewegen und die nukleare Kettenreaktion aufrechterhalten können. Über 90 % der Kernreaktoren weltweit verwenden Brennstäbe aus Zirconiumlegierungen. Zirconium ist außergewöhnlich korrosionsbeständig und übertrifft selbst Edelstahl in aggressiven Umgebungen. Es bildet eine ultradünne, sich selbst reparierende Oxidschicht, die es vor Säuren, Laugen und Meerwasser schützt. Dadurch eignet sich Zirconium hervorragend für chemische Verarbeitungsanlagen, medizinische Implantate und maritime Anwendungen, bei denen andere Metalle schnell korrodieren würden. Hier ist etwas wahrhaft Funkelndes: Kubisches Zirkonia (synthetisches Zirconiumdioxid) ist einer der beliebtesten Diamantimitate, die je hergestellt wurden. Es ist nahezu so hart wie Diamant, besitzt hervorragende optische Eigenschaften und kann in jeder Farbe hergestellt werden, wodurch es die Grundlage einer milliardenschweren Schmuckindustrie bildet.
Die Entdeckung von Zirconium
Das Edelsteinelement
Martin Heinrich Klaproth entdeckte Zirconium 1789 bei der Analyse von Zirkon-Edelsteinen. Jöns Jakob Berzelius isolierte 1824 erstmals unreines Zirconiummetall, während reines Zirconium die Entwicklung des Kroll-Verfahrens in den 1940er-Jahren erforderte.