Ce este hafniul?

Hafniul este al 72-lea element din tabelul periodic, extrem de asemănător chimic cu zirconiul. Dintre toate elementele, hafniul și zirconiul sunt printre cele mai greu de distins, deși densitatea hafniului este de aproximativ două ori mai mare decât a zirconiului. Hafniul este un metal rar, argintiu, ductil, rezistent la coroziune, care reprezintă doar 0.00058% din greutatea scoarței superioare a Pământului.

Hafniul este binecunoscut printre chimiști și fizicieni din mai multe motive. Unul este din cauza proprietăților sale de absorbție a neutronilor. Hafniul este folosit la fabricarea tijelor de control pentru reactoarele nucleare. Când o tijă de control cu ​​hafniu este împinsă într-un reactor, aceasta absoarbe neutronii rătăciți eliberați de reacțiile nucleare alimentate cu uraniu sau plutoniu, răcind reactorul. Acest lucru este esențial pentru a menține reactorul sub control și pentru a preveni topirea. Deoarece chiar și impuritățile mici de zirconiu pot scădea radical capacitatea de absorbție nucleară a hafniului, este necesar un proces dificil de separare pentru a produce hafniu cu puritatea necesară pentru a servi drept tijă de control.

Un alt motiv pentru faima hafniului este un aliaj pe care îl poate produce, carbura de hafniu (HfC), care are cel mai mare punct de topire dintre orice compus binar (3890 °C, 7034 °F). Deși nu a fost utilizat pe scară largă în construcții sau aerospațial, a fost sugerat ca material de construcție pentru structurile expuse la căldură intensă.

Poate că cele mai exotice proprietăți asociate cu hafniul sunt cele asociate cu izomerul său nuclear, Hf-178-m2. Un izomer nuclear este o versiune specială a unui element care conține protoni și/sau neutroni excitați în nucleul său, punându-l deasupra stării fundamentale. Acest lucru îi oferă potențialul de a stoca și elibera cantități uriașe de energie, sub formă de raze gamma. Izomerul de hafniu are mai mult potențial de a stoca energie decât orice alt izomer cu viață lungă similară. (Majoritatea izomerilor se descompun într-o fracțiune de secundă.) Un kilogram de Hf-178-m2 pur ar avea o energie calculată de 1330 gigajouli, echivalentul explodării a aproximativ 317 tone metrice de TNT. La bine și la rău, Hf-178-m2 este destul de rar și, în general, este considerată cea mai scumpă substanță din lume, costând milioane pe gram. DARPA și Pentagonul au analizat utilizarea izomerului de hafniu pentru a crea bombe cu raze gamma care ocolesc tratatele nucleare, fără succes cunoscut până acum.