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'''ジルカロイ'''(zircaloyまたはzircalloy)は[[ジルコニウム]]の[[合金]]である（alloyは合金の意）。ジルカロイの主な用途の１つは核技術関係である。ジルカロイは[[熱中性子]]の吸収[[反応断面積]]が非常に小さく、[[原子炉]]の[[燃料被覆管]]の材料として使われる。ジルカロイ-2とジルカロイ-4は1.5%の[[スズ]]を含む。他に[[ニオブ]]、[[クロム]]、[[鉄]]、[[ニッケル]]などを含む。
'''Zircaloy''', also incorrectly called '''zircalloy''', is a group of high-[[zirconium]] [[alloy]]s. One of the main uses of zircaloys is in [[nuclear technology]], as zirconium has very low absorption [[cross section (physics)|cross-section]] of [[thermal neutron]]s and therefore it is frequently used as [[cladding]] of [[fuel rod]]s in [[nuclear reactor]]s. Zircaloy-2 and Zircaloy-4 contain about 1.5% of [[tin]]. Other alloying elements can be [[niobium]], [[chromium]], [[iron]] and [[nickel]].
* '''ジルカロイ-1''' ジルコニウムと2.5%のスズからなる。しかし、腐食速度が時間と共に増加する性質があり、それに対抗するために他の元素を加えることが必要である。
* '''Zircaloy-1''' consists of zirconium with 2.5% tin. However its corrosion rate was increasing over time, and to counter this effect other elements had to be added.
* '''Zircaloyジルカロイ-2''' ('''Zry-2''') consist of ジルコニウム98.25 weight 重量% zirconium with 、スズ1.45% [[tin]], 、クロム0.10% [[chromium]], 、鉄0.135% [[iron]], 、ニッケル0.055% [[nickel]] and 、ハフニウム0.01% [[hafnium]].からなる<ref name="stdcmp.pdf">[http://iriaxp.iri.tudelft.nl/~leege/SCALE44/stdcmp.pdf Standard Comp. Library (Sect. M8)<!-- Bot generated title -->]</ref> Other sources specify Zircaloy-2 as zirconium with 1.20-1.70% tin, 0.07-0.20% iron, 0.05-0.15% chromium, and 0.03-0.08% nickel, with tin content at lower and the iron/chromium/nickel content at the higher end of the specification.<ref>[http://www.wahchang.com/WahChang/pages/outlook/pdf/2001/q2/2Q2001_outlook.pdf]{{Dead link|date=March 2008}}</ref>。
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別の出典によれば、ジルコニウム、スズ1.20-1.70%、鉄0.07-0.20%、クロム0.05-0.15%、ニッケル0.03-0.08%であり、数字はスズが最小の値のとき、鉄・クロム・ニッケルは最大になる<ref>[http://www.wahchang.com/WahChang/pages/outlook/pdf/2001/q2/2Q2001_outlook.pdf]{{Dead link|date=March 2008}}</ref>
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* '''Zircaloyジルカロイ-4''' ('''Zry-4''') consists of はジルコニウム98.23 weight 重量% zirconium with 、スズ1.45% tin, 、鉄0.21% [[iron]], 、クロム0.1% [[chromium]], and 、ハフニウム0.01% [[hafnium]].からなる<ref name="stdcmp.pdf"/>。
ジルカロイ-4の腐食特性は微量のニッケルを加えることで改善できる。ニッケルを添加したジルカロイ-4は[[ノジュラー腐食]]への耐性が有意に高まり、一方で水素吸収速度や[[均一腐食]]への耐性は悪化しない<ref>http://legal.european-patent-office.org/dg3/pdf/t000318eu1.pdf</ref>。
The corrosion properties of Zircaloy-4 can be improved by adding small amount of nickel, resulting in nickel-doped Zircaloy-4, with significantly better resistance to [[nodular corrosion]] without worsening the uniform corrosion resistance and hydrogen absorption rate.<ref>http://legal.european-patent-office.org/dg3/pdf/t000318eu1.pdf</ref>
原子炉級ジルコニウム合金は[[ハフニウム]]が含まれないように生成されていなければならない。ハフニウムはジルコニウムの600倍という極めて高い中性子吸収断面積を持つためである。一般に工業用ジルコニウムは1-5%のハフニウムを含んでいる。ハフニウムの除去プロセスは困難が伴う（ジルコニウムとハフニウムは最も分離が困難な元素の組み合わせの1つである）。分離には主に2つの方法が使われている。1つは2種の金属の[[チオシアン酸]]塩の[[メチルイソブチルケトン]]への溶解度の差を利用して液層で[[抽出]]する方法であり、この方法は主に[[アメリカ合衆国|アメリカ]]で用いられる。もう1つは[[抽出蒸留]]で、この方法は主にヨーロッパで用いられる。結果として原子炉級ジルコニウムはハフニウムが混合した工業用に比べ約10倍の価格である。分離されたハフニウムは[[制御棒]]に用いられる。
Reactor-grade zirconium alloys must be made of purified zirconium free of [[hafnium]] contamination, as hafnium has very high neutron absorption cross-section, 600 times higher than zirconium. Commercial zirconium naturally contains 1-5% of hafnium which has to be removed. This removal process is difficult (zirconium and hafnium are two of the most difficult elements to separate). Two main process are in use: [[liquid-liquid extraction]], exploiting the difference of solubility of metal [[thiocyanate]]s in [[methyl isobutyl ketone]], used mainly in United States, and [[extractive distillation]], used primarily in Europe. The resulting reactor-grade zirconium is about 10 times as expensive as the hafnium-contaminated commercial grade. The separated hafnium is used for [[control rods]].
ジルカロイは[[水素]]と強い親和性がある。水素の吸着は[[水素脆化]]を引き起こし、[[燃料要素破損]]（[[:en:fuel element failure]]）を起こすことで[[ホットパーティクル]]の放出につながる可能性がある。ジルカロイは[[酸素]]と簡単に反応し、表面に[[不動態]]を形成する。ジルカロイは[[オーステナイト]][[鋼]]よりも腐食耐性と中性子透過性に優れている。しかし、不純物（例えば、300ppm以上の[[炭素]]や40ppm以上の[[窒素]]）が含まれていると腐食耐性は有意に低下する。[[酸化ジルコニウム]]の厚い不動態層を作っておくことでジルカロイの腐食耐性を高めることができる。[[酸化チタン]]皮膜も同様に用いられる。
Zircaloy has a high affinity to [[hydrogen]]; absorption of hydrogen leads to [[hydrogen embrittlement]] and may lead to local or total [[fuel element failure]] and release of [[hot particle]]s.
他のジルコニウム合金として、5%の[[ニオブ]]を含む'''Zr705'''、ハフニウムを含まないこと以外は同じ組成の'''Zr-5Nb'''、'''3Zi'''（[[ジルコニウム|Zr]]97%、[[アルミニウム|Al]]1%、[[スズ|Sn]]1%、[[モリブデン|Mo]]1%）などがある。
Zircaloy readily reacts with [[oxygen]], forming a [[passivation]] layer. It is more [[corrosion]]-resistant and has better neutron transparency than [[austenitic]] [[steel]]. However the corrosion resistance may degrade significantly when some impurities (eg. more than 300 ppm of [[carbon]] or more than 40 ppm of [[nitrogen]]) are present. Corrosion resistance of zircaloys is enhanced by intentional development of thicker passivation layer of black lustrous [[zirconium oxide]]. [[Titanium nitride]] coating is sometimes used as well.
西側諸国とソビエトの核技術の最も大きな違いの1つはジルコニウム合金の組成である。西側企業の支援により建設された原子炉はジルコニウム-スズ合金であり、ソビエト、東欧、中国の支援で建設された原子炉はジルコニウム-ニオブ合金である。
Other zirconium alloys are '''Zr705''' with 5% of [[niobium]], or reactor-grade '''Zr-5Nb''' with similar composition but hafnium-free, or '''3Zi''' (97% {{Zirconium}}, 1% {{Aluminum}}, 1% {{Tin}}, and 1% {{Molybdenum}}, or zr97al1sn1mo1).
ここ何年かの間で、非常に低い腐食速度を持つ(Zr- 1% Niobium)合金が著しい発展を見せた。'''E110'''（ロシア）、'''Zirlo'''（[[ウェスティングハウス]]）、'''M5'''（[[アレヴァ|フラマトムANP]]）などである。
One of the many differences between Western and Soviet nuclear technology was the zirconium alloy composition. Reactors built with assistance of Western corporations used the zirconium-tin alloys, while reactors built with Soviet, Eastern Europe, or Chinese help used the zirconium-niobium ones.
いくつかのジルコニウム合金は[[生体適合性]]を有し、[[インプラント]]として用いられる。
In the past few years there has been significant development of (Zr- 1% Niobium) alloys which are claimed to have very low corrosion rates - these include '''E110''' (Russian), '''Zirlo''' (Westinghouse), and '''M5''' (Framatome-ANP).
==関連項目==
Some zirconium alloys are [[biocompatibility|biocompatible]], and are used for [[implant (medicine)|implants]].
[[燃料被覆管]]
==出典==
<!-- http://timworstall.typepad.com/timworstall/2004/04/iraqi_nuclear_s.html -->
<!-- http://dtirp.dtra.mil/products/ACS/941p.htm -->
==References==
<references/>
[[Category:Zirconium alloysジルコニウムの化合物]]
[[Category:Nuclear materials原子力]]
[[de:Zirkalloy]]
[[en:Zircaloy]]
[[fr:Zircaloy]]
[[it:Zircaloy]]
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