Zirconium (Zr)

Le métal invisible aux neutrons qui gaine le combustible nucléaire.

Le zirconium est un métal très résistant à la corrosion qui laisse passer les neutrons sans les absorber. Il forme donc les gaines qui enferment le combustible des réacteurs nucléaires. Son minéral, le zircon, contient les plus vieux fragments de la Terre jamais datés.

Numéro atomique: 40
Symbole: Zr
Masse atomique: 91,224 u
Famille: Métaux de transition
État à 0 °C: Solide
Découverte: 1789, Martin Heinrich Klaproth

Origine du nom

Du persan zargun, « couleur d'or », via le zircon.

À quoi il ressemble

Métal gris-blanc brillant, assez dur, qui se couvre d'une fine couche d'oxyde protectrice. En poudre, il s'enflamme facilement.

Où le trouve-t-on ?

Environ 165 ppm de la croûte terrestre, plus que le cuivre. On le trouve surtout dans les sables de plage riches en minéraux lourds, sous forme de zircon, très résistant à l'érosion.

Comment on le produit

Les sables à zircon sont extraits par dragage, souvent avec l'ilménite et le rutile (minerais de titane). On produit environ 1,2 à 1,5 million de tonnes de zircon par an. Pour le métal, on passe par le chlorure puis on le réduit au magnésium (procédé Kroll) ; pour le nucléaire, il faut en retirer le hafnium, qui absorbe les neutrons.

À quoi sert-il ?

Opacifiant des émaux de carrelage et de sanitaires (premier usage du zircon).
Gaines de combustible nucléaire en alliage Zircaloy.
Sables et moules de fonderie résistants à la chaleur.
Zircone (ZrO₂) pour couronnes dentaires et lames de couteaux en céramique.
Équipements chimiques résistants aux acides.

Au quotidien

Lavabo et carrelage émaillés
Bijou en zircone cubique (imitation de diamant)
Couteau en céramique
Déodorant antitranspirant (sels d'aluminium-zirconium)

Rôle dans le vivant

Aucun rôle biologique. Il est très peu absorbé par l'organisme et considéré comme peu toxique, d'où son usage dans les implants et produits dentaires.

Dangers

Le métal massif est sans danger, mais sa poudre est pyrophorique (elle s'enflamme spontanément). À très haute température, il réagit avec la vapeur d'eau en libérant de l'hydrogène, ce qui a causé les explosions de Fukushima en 2011.

Histoire

Le zircon est connu comme pierre précieuse depuis l'Antiquité ; son nom viendrait du persan zargun, « couleur d'or ». En 1789, l'Allemand Martin Heinrich Klaproth y identifie un nouvel oxyde, et Jöns Jacob Berzelius isole le métal impur en 1824. Le métal pur et ductile n'est obtenu qu'en 1925.

Le saviez-vous ?

Des grains de zircon des Jack Hills, en Australie, âgés de 4,4 milliards d'années, sont les plus vieux fragments de la Terre connus.
La zircone cubique, oxyde de zirconium cristallisé, est l'imitation de diamant la plus répandue.
Le zirconium et le hafnium sont si semblables chimiquement que le hafnium est resté « caché » dans le zirconium jusqu'en 1923.