Гафний

Гафний — редкий переходный металл (плотность 13,31 г/см³, температура плавления 2233°C), химически неотличимый от циркония, с которым совместно встречается в природе. Разделение их представляет выдающуюся технологическую сложность — длинная экстракционная колонна или многоступенчатая дробная перегонка хлоридов. Основное применение гафния определяется двумя уникальными свойствами: высоким сечением захвата нейтронов и исключительной жаростойкостью оксида HfO₂.

В ядерных реакторах гафниевые управляющие стержни применяются вместо кадмиевых там, где требуется длительный ресурс: кадмий «выгорает» за 2–3 года из-за высокого сечения захвата (2450 барн), тогда как гафний (100 барн) служит 10–15 лет, поглощая нейтроны последовательно по изотопам Hf-177 → Hf-178 → Hf-179 → Hf-180. Это делает гафний незаменимым для реакторов подводных лодок и ледоколов с длительными автономными циклами.

В плазменных резаках и TIG-сварочных горелках электроды с гафниевой вставкой работают в кислородсодержащей плазме, где вольфрам и медь быстро окисляются. Гафний при нагреве образует плотный оксид HfO₂ с температурой плавления 2758°C, защищающий электрод от дальнейшего окисления — вставка Ø 1–3 мм обеспечивает ресурс в 3–10 раз выше по сравнению с чистым медным электродом при резке нержавейки и алюминия в кислородно-воздушной среде.