اگر آپ کو بتایا جائے کہ ایک معدنیات جو چمکدار قیمتی پتھر میں پالش کرنے کی صلاحیت رکھتی ہے وہ بھی ایک گمنام ہیرو کے طور پر کام کرتا ہے جو نیوکلیئر پاور پلانٹس کو محفوظ طریقے سے چلاتا ہے، تو کیا آپ کو یقین کرنا مشکل ہو گا؟ زرکونیم، متواتر جدول پر عنصر نمبر. 40، بالکل ایسا "ڈبل-رول پلیئر" ہے جو زیورات کے کاؤنٹرز اور نیوکلیئر ری ایکٹرز کی دنیا کو گھیرے ہوئے ہے۔
"Hyacinth Stone" سے کیمیائی عنصر تک
زرکونیم کی کہانی ایک خوبصورت پتھر سے شروع ہوتی ہے۔ زرکونیم پر مشتمل قدرتی سلیکیٹ معدنیات کو زرقون کہا جاتا ہے، جسے زمانہ قدیم سے نیم قیمتی قیمتی پتھر کے طور پر قیمتی قرار دیا جاتا ہے۔ یہ نارنجی-سرخ اور سنہری-پیلے سے لے کر بے رنگ اور بھورے-سبز تک رنگوں کا ایک بھرپور پیلیٹ دکھاتا ہے، اور خاص طور پر قدیم بحر ہند میں سری لنکا کے جزیرے پر کان کنی کی گئی ہے۔ کہا جاتا ہے کہ لفظ "زرقون" فارسی "زرگن" سے ماخوذ ہے، جس کا مطلب ہے "سنہری" - زرقون کے بعض قیمتی پتھروں کی شاندار چمک کا حوالہ۔ بے رنگ زرقون، جب کاٹا جاتا ہے، ہیروں کی یاد دلانے والی چمک کے ساتھ چمک سکتا ہے، اور ایک طویل عرصے تک اسے "نرم ہیرے" کی قسم کے لیے بھی غلط سمجھا جاتا تھا۔
یہ 1789 تک نہیں تھا کہ زرقون کو قیمتی پتھر سے عنصر تک بڑھایا گیا تھا، جرمن کیمیا دان مارٹن ہینرک کلاپروتھ کے ایک تجربے کی بدولت۔ زرکون کو سوڈیم ہائیڈرو آکسائیڈ کے ساتھ ملا کر اور اس کا ہائیڈروکلورک ایسڈ سے علاج کرکے، اس نے بالآخر ایک نامعلوم آکسائیڈ دریافت کیا، جسے اس نے "زرکونیا" کا نام دیا۔ بعد میں، 1824 میں، سویڈش کیمیا دان Jöns Jacob Berzelius نے پہلی بار دھاتی زرکونیم تیار کیا، لیکن یہ 1925 تک خالص، نرم دھاتی زرکونیم حاصل نہیں ہوا تھا۔
سلور-گرے "آل-راؤنڈر"
خالص دھاتی زرکونیم ایک چمکدار چاندی-گرے ٹھوس ہے جو ظاہری شکل میں سٹیل سے مشابہت رکھتا ہے۔ اس کا پگھلنے کا نقطہ 1,855 ڈگری تک زیادہ ہے، اور اس کا ابلتا نقطہ 4,409 ڈگری - تک پہنچ جاتا ہے یعنی اس درجہ حرارت پر جہاں زیادہ تر دھاتیں پگھل چکی ہیں، زرکونیم بے اثر رہتا ہے۔
Zirconium تین قابل ذکر صلاحیتوں کا حامل ہے:
سب سے پہلے، اس کی "ناقابل تسخیر" سنکنرن مزاحمت۔ زرکونیم زیادہ تر تیزابوں، الکالیوں اور سمندری پانی کے خلاف غیر معمولی طور پر مزاحم ہے، جس میں عام تیزاب اور الکلی آبی محلول بمشکل ہی اس کو خراب کر سکتے ہیں۔ یہ خاصیت اسے کیمیائی آلات - ری ایکٹرز، تیزاب-مزاحم پمپوں، ہیٹ ایکسچینجر ٹیوبوں، والوز - کے لیے ایک مثالی مواد بناتی ہے جہاں بھی سنکنرن مزاحمت کی ضرورت ہوتی ہے، زرکونیم اکثر پایا جاتا ہے۔
دوسرا، اس کی "مطابقت پذیر" گیس-جذب کرنے کی صلاحیت۔ جب گرم کیا جاتا ہے، زرکونیم بڑی مقدار میں آکسیجن، ہائیڈروجن، نائٹروجن اور دیگر گیسوں کو جذب کر سکتا ہے۔ صرف 100 گرام دھاتی زرکونیم 200 ڈگری پر 817 لیٹر ہائیڈروجن جذب کر سکتا ہے۔ اس خصوصیت کو الیکٹرک ویکیوم انڈسٹری میں چالاکی سے استعمال کیا جاتا ہے - زرکونیم کو الیکٹران ٹیوبوں کے اینوڈس پر لیپت کیا جاتا ہے تاکہ بقایا گیسوں کو جذب کیا جاسکے، جس سے اعلی-ویکیوم ٹیوبیں تیار ہوتی ہیں۔
تیسرا، مرکب سازی میں اس کا "مڈاس ٹچ"۔ زرکونیم کو میٹالرجیکل انڈسٹری کے "وٹامن" کے طور پر سراہا جاتا ہے - صرف ایک چھوٹی سی مقدار شامل کرنے سے مادی خصوصیات کو نمایاں طور پر بہتر بنایا جا سکتا ہے۔ اسٹیل میں ایک-ہزارواں زرکونیم شامل کرنا اس کی مضبوطی اور سختی کو بہت زیادہ بڑھاتا ہے، جس سے زرکونیئم-جس میں آرمر سٹیل ہوتا ہے ٹینکوں اور بلٹ پروف پلیٹوں کی تیاری کے لیے ایک اہم مواد بن جاتا ہے۔ تانبے میں زرکونیم کا تھوڑا سا اضافہ برقی چالکتا پر سمجھوتہ کیے بغیر اس کے پگھلنے کے نقطہ کو بڑھا سکتا ہے، جس سے یہ ہائی-وولٹیج پاور لائنوں کے لیے انتہائی موزوں ہے۔
جوہری دور کی "نمبر ون میٹل"
اگر مندرجہ بالا صرف زرکونیم کی "سائیڈ لائنز" ہیں، تو اس کا "اہم پیشہ" انسانی توانائی کے منظر نامے کے لیے تبدیلی کا باعث ہے۔
جو زرکونیم مرکبات کو جوہری ری ایکٹر کا بنیادی ساختی مواد بناتا ہے وہ بظاہر متضاد لیکن اہم خصوصیت ہے - ایک انتہائی کم تھرمل نیوٹران جذب کراس- سیکشن۔ آسان الفاظ میں، نیوکلیئر فِشن سے پیدا ہونے والے نیوٹران "چنگاری" ہیں جو زنجیر کے رد عمل کو برقرار رکھتے ہیں، پھر بھی زیادہ تر دھاتیں نیوٹران کو جذب کرتی ہیں جیسے پانی کو بھگونے والے سپنج کی طرح، اس طرح رد عمل میں خلل پڑتا ہے۔ تاہم، زرکونیم ایک استثناء ہے - یہ بہت کم نیوٹران جذب کرتا ہے، جبکہ بیک وقت 300–400 ڈگری پر اعلی-درجہ حرارت، زیادہ-دباؤ والے پانی سے سنکنرن کو برداشت کرتا ہے اور جوہری ایندھن کے ساتھ اچھی مطابقت برقرار رکھتا ہے۔
یہ خاص طور پر فوائد کا یہ مجموعہ ہے جو زرکونیم مرکبات کو لمبی، پتلی-دیواری ٹیوبوں میں گھڑنے کی اجازت دیتا ہے، جس میں یورینیم ڈائی آکسائیڈ ایندھن کے چھرے شامل ہوتے ہیں اور جوہری ری ایکٹر کی پہلی حفاظتی رکاوٹ کے طور پر کام کرتے ہیں۔ ایک اندازے کے مطابق عالمی سطح پر پیدا ہونے والے زرکونیم کا 90% جوہری توانائی کے شعبے میں استعمال ہوتا ہے۔ نیوکلیئر آبدوزوں سے لے کر "Hualong One" ری ایکٹر تک، زرکونیم الائے کلیڈنگ ٹیوبیں ایک ناگزیر "ایٹمی ایندھن کی بکتر" بنی ہوئی ہیں۔
