Cinq choses à savoir sur le zirconium

Le zirconium est hautement ductile et résiste à la corrosion et à la chaleur. Dans le tableau périodique des éléments, il est désigné par le symbole Zr et porte le numéro 40. Il fond à 1 855 degrés Celsius (°C) et son point d’ébullition se situe à 4 409 °C. Il est résistant à la corrosion due aux acides, aux alcalis et à l’eau de mer.

Le zirconium est principalement extrait à partir du zircon, minerai souvent présent dans les sables littoraux. Il n’existe pas de gisements à forte concentration de zircon ; on le trouve le plus souvent disséminé dans les alluvions. À ce jour, les principaux producteurs de zirconium sont l’Afrique du Sud, l’Australie, la Chine, l’Indonésie et l’Ukraine. Dans l’espace, il a été établi que plusieurs étoiles, notamment le soleil, ainsi que les roches lunaires, contiennent du zircon.

Le zirconium a été découvert par un chimiste allemand, Martin Klaproth, dans une pierre de zircon rapportée du Sri Lanka. Le zirconium à l’état pur, c’est-à-dire sous forme de métal sans mélange ni alliage avec d’autres éléments, a été produit pour la première fois en 1925, mais son utilisation à des fins industrielles n’a pris son essor qu’à la fin des années 1940, lorsqu’il est devenu un matériau d’une grande importance pour la production d’énergie nucléaire.

Le zirconium est indispensable pour produire de l’énergie nucléaire. Il sert notamment de matériau de gainage pour les longues barres de combustible cylindriques placées dans les réacteurs nucléaires. Plusieurs caractéristiques font du zirconium un matériau tout indiqué pour conditionner les pastilles d’uranium : il est extrêmement résistant à la corrosion et aux températures élevées, et absorbe très peu de neutrons produits lors d’une réaction de fission nucléaire, laquelle est essentielle pour déclencher dans le cœur du réacteur la réaction en chaîne permettant de produire l’énergie.

Le fait d’utiliser le zirconium pour le gainage du combustible à l’uranium contribue également à éviter toute contamination du fluide de refroidissement – généralement de l’eau – qui circule dans le cœur du réacteur. Près de 90 % du zirconium produit dans le monde est destiné à la production d’énergie nucléaire.

Le zirconium est couramment utilisé dans l’industrie chimique, du fait de ses remarquables propriétés anticorrosives face à de nombreux acides et alcalis. Les composés de zirconium sont utilisés pour la fabrication de céramiques, d’abrasifs, de filaments de lampes, de moteurs à réaction et de pièces pour les navettes spatiales. Dans le domaine médical, le dioxyde de zirconium, également appelé « zircone », est un matériau auquel il est fait appel pour les implants dentaires et chirurgicaux en raison de sa biocompatibilité et de sa résistance. La zircone est également utilisée en joaillerie comme cristal de synthèse – la zircone cubique – qui peut être un substitut au diamant et à d’autres pierres précieuses.

L’AIEA a publié The Metallurgy of Zirconium, un ouvrage en trois volumes consacré à ce métal, qui explique en détail les procédés utilisés pour son extraction, ses propriétés et ses applications dans l’énergie nucléaire.