Бериллий - Томский политехнический университет

Национальный исследовательский Томский политехнический университет
ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Кафедра Химической технологии редких,
рассеянных и радиоактивных элементов
Химическая технология редких
металлов в атомной технике
Доцент кафедры, к.х.н., Оствальд Р.В.
Химическая технология бериллия.
Свойства и применение бериллия
Tomsk Polytechnic University
1
Химическая технология бериллия
Физико-химические
свойства бериллия
Tomsk Polytechnic University
2
Физико-химические свойства
бериллия
Атомная масса,
а. е. м.
9,01218
Структура решётки
гексагона
льная
Электронная
конфигурация
[He] 2s2
Параметры решётки
a=2,286;
c=3,584 Å
Плотность (при н. у.),
г/см³
1,848
Теплопроводность, В
т/(м·К)
Температура
плавления, К
1551
Электродный
потенциал, В
Температура кипения,
К
3243
Степени окисления
2; 1
201
−1,69
Теплота плавления,
кДж/моль
12,21
Энергия ионизации
898,8
кДж/моль
9,32 эВ
Теплота испарения,
кДж/моль
309
Сечения захвата
тепловых нейтронов
0,009
барн
Tomsk Polytechnic University
3
Физико-химические свойства
бериллия
Tomsk Polytechnic University
4
Физико-химические свойства
бериллия
Изотопы бериллия
Tomsk Polytechnic University
5
Физико-химические свойства
бериллия
Бериллий - ядовит
Летучие соединения бериллия, пыль,
содержащая соединения бериллия,
высокотоксичны.
Для воздуха ПДК в пересчёте на бериллий
составляет 0,001 мг/м³.
Вдыхание атмосферного воздуха содержащего
бериллий приводит к тяжёлому
заболеванию органов дыхания - бериллиозу
Tomsk Polytechnic University
6
Стоимость на рынке
По данным за третий квартал 2010 года,
рыночная стоимость бериллия
китайского производства составила
849,62 доллара США за килограмм1
Драгоценные камни,
разновидности бериллиевых руд
Бериллиевая руда
1 http://www.infogeo.ru/metalls/worldprice/?act=show&okp=199300
Tomsk Polytechnic University
Внешний вид
простого вещества
7
Химическая технология бериллия
Применение бериллия
Tomsk Polytechnic University
8
Применение бериллия
Области применения бериллия
Производство
огнеупорных материалов
Атомная энергетика
и ядерные технологии
Производство сплавов
Реактивная авиация
и ракетная техника
Распределение между
областями применения бериллия
Tomsk Polytechnic University
9
Применение бериллия
Атомная энергетика и ядерные технологии
Малое сечение захвата и большое поперечное
сечение рассеяния обуславливают применение
бериллия, а также оксида и карбида бериллия в
качестве замедлителя и отражателя в
энергетических установках.
Реактор ИБР-2.
Лаборатория нейтронной
физики им. И.М. Франка
Смоленская АЭС
Tomsk Polytechnic University
10
Применение бериллия
Атомная энергетика и ядерные технологии
Малая плотность бериллия делает его
незаменимым в ядерных реакторах судов,
подводных лодках, самолетов. Изготовление
оболочек ТВЭЛов из бериллия позволяет
повышать рабочую температуру до 500-600 ºC.
Реакторный зал
Стержень ТВЭЛ
Tomsk Polytechnic University
11
Применение бериллия
Атомная энергетика и ядерные технологии
Способность бериллия испускать
нейтроны под действием α-излучения
используется при изготовлении
источников нейтронов.
Бериллиевый источник нейтронов
Области применения бериллия
Tomsk Polytechnic University
12
Применение бериллия
Реактивная авиация и ракетнокосмическая техника
Сочетание малой плотности (при 25 ºC
ρ(Be)=1,847 г/см3), высокой тугоплавкости
(tпл=1285 °C, tкип = 2970 °C) с высокой упругостью
позволяет применять бериллий как
конструкционный материал для обшивки
обтекателей сверхзвуковых самолетов,
носовых частей ракет и т.п.
Tomsk Polytechnic University
13
Применение бериллия
Реактивная авиация и ракетнокосмическая техника
Возможно применение оксида
бериллия для обмазки на корпусах
ракет. При полете ракеты
Схема космической головной части
под обтекателем ракеты
в плотных слоях атмосферы
обмазка испаряется,
поглощая большое
количество тепла
Области применения бериллия
Головной обтекатель истребителя F2
Tomsk Polytechnic University
14
Применение бериллия
Производство сплавов
Среди сплавов Ве важнейшее значение имеют
сплавы на основе меди – медно-бериллиевые
бронзы, содержащие 0,5 – 2 % Ве.
Бронзы не дают искрения при ударе,
поэтому из них изготовляют
инструменты для работы во
взрывоопасных условиях.
Меднобериллиевая лигатура
Меднобериллиевая лигатура
Tomsk Polytechnic University
15
Применение бериллия
Производство сплавов
Бериллием легируют магниевые и алюминиевые
сплавы для повышения жаропрочности и
сопротивления окислению.
Макет детали ITER
( International Thermonuclear
Experimental Reactor)
Алюминий бериллиевые сплавы
Никель бериллиевые сплавы
Более подробную информацию о производстве сплавов с добавками
бериллия можно найти на сайте http://www.ulba.kz/ru/production2.htm
Области применения бериллия
Tomsk Polytechnic University
16
Применение бериллия
Производство огнеупорных материалов
Окись бериллия очень тугоплавкая, tпл=2550 °С.
Обладает высокой термостойкостью, высокой
теплопроводностью, большим
электросопротивлением, химической
устойчивостью к действию
расплавленных металлов.
Идет на изготовление
тиглей и футеровок.
Керамика из оксида бериллия
Области применения бериллия
Tomsk Polytechnic University
17
Распределение между
областями применения бериллия
Ве метал. и сплавы с высоким
содержанием Ве
15%
NiBe сплавы
1%
Оксид Ве
5%
AlBe сплавы
4%
Бериллиевая бронза
75%
распределение
бериллиевой бронзы
Bulk
Products
37%
Tomsk Polytechnic University
Ленты
63%
18
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Кафедра Химической технологии редких,
рассеянных и радиоактивных элементов
Химическая технология редких
металлов в атомной технике
Доцент кафедры, к.х.н., Оствальд Р.В.
Химическая технология бериллия.
Свойства и применение бериллия
Tomsk Polytechnic University
19
Бериллиоз
Бериллио́з - воспаление соединительной
ткани лёгких, вызванное
вдыханием пыли или паров, которые
содержат бериллий.
Обычно бериллиоз развивается постепенно,
первые симптомы могут проявиться через
10-20 лет после контакта с бериллием.
Tomsk Polytechnic University
20
Бериллиоз
Обычно болезнь протекает в форме
воспаления соединительной ткани лёгких
(пневмонита). При остром бериллиозе
начинаются кашель, затруднение и
уменьшение глубины дыхания, боль в
области груди, потеря в весе.
Tomsk Polytechnic University
21