Гафний сопутствует цирконию не только в природных рудах и минералах, но и во всех искусственных препаратах элемента № 40, включая и металлический цирконий. Это было установлено вскоре после открытия элемента № 72. Цирконий, отделенный от гафния, впервые в 1923 г. получили Костер и Хевеши. А вместе с Янтсеном Хевеши получил первый образец металлического гафния 99%-ной чистоты. В последующие годы было найдено много способов разделения циркония и гафния, но все они были сложны и трудоемки и кроме того, проблема разделения циркония и гафния с практической точки зрения не представляла интереса.
Она разрабатывалась преимущественно в научных целях, так как в любой из известных тогда областей применения циркония и его соединений постоянное присутствие примеси гафния совершенно не сказывалось. Самостоятельное же использование гафния и его соединений ничего особенно нового не сулило. Поэтому химия гафния развивалась медленно, а новый металл и его соединения выделялись в ничтожных количествах: до 1930 г. в Европе было получено всего около 70 г чистой двуокиси гафния.Наш век называют атомным. Не цирконий и не гафний тому причиной, но к атомным делам они оказались сопричастными.
И если с точки зрения химии цирконий и гафний — аналоги, то с позиции атомной техники они — антиподы. Вероятность поглощения нейтронов (в физике, напоминаем, ее называют поперечным сечением захвата) измеряется в барнах. У чистого циркония сечение захвата равно 0,18 барна, а у чистого гафния — 120 барн. Примесь 2% гафния повышает сечение захвата циркония в 20 раз, и именно поэтому цирконий, предназначенный для реакторов, должен содержать не более 0,01% гафния. В природных же соединениях циркония содержание гафния обычно больше 0,5 % . Разделение этих элементов стало необходимым хотя бы ради циркония. В 1949 г. в США был разработан достаточно эффективный процесс разделения циркония и гафния методом жидкостной экстракции.
В 1950 г. этот процесс внедрили на заводе, а с января 1951 г. была налажена систематическая выплавка циркония «реакторной чистоты». Гафний в форме гидроокиси, получаемой в процессе разделения, представлял собой вначале отвальный побочный продукт. Но вскоре технике потребовался и сам гафний.У каждого из шести природных изотопов гафния свой «нейтронный аппетит», о размерах которого можно судить по данным о ядерно-физических свойствах изотопов гафния:
| Массовое число | 174 | 176 | 177 | 178 | 179 | 180 |
| Содержание изотопа в | ||||||
| природной смеси, % | 0,18 | 5,15 | 18,39 | 27,08 | 13,78 | 35,44 |
| Поперечное сечение за- | ||||||
| хвата изотопа, барн | 1500 | 15 | 380 | 75 | 65 | 14 |
Примерный вклад изотопа в поперечное сечение захвата природного гафния, барн ……. 2,7 0,8 69,9 20,3 9,0 5,0 Для изготовления регулирующих стержней гафнийстали применять с начала 50-х годов, К этому же времени относится начало бурного развития металлургии гафния. Если до 1952 г. в США было произведено менее 50 кг двуокиси гафния, то в 1952 г. выпуск металлического губчатого гафния составил уже 2,7, а в 1963 г.— 59 т. Эффективность гафниевых стержней со временем почти не меняется. В природном гафнии достаточно изотопов с большим поперечным сечением захвата, причем под действием облучения образуются новые изотопы с большими сечениями захвата.
Вместе с тем чистый гафний обладает хорошей механической прочностью, высокой термостойкостью и исключительной коррозионной стойкостью в горячей воде; облучение не влияет на коррозионную стойкость гафния. Еще лучшими свойствами обладает сплав гафния с цирконием(4,5%), железом, титаном и никелем (по 0,02%).
Статья на тему Чистый гафний