|
Martin Claprôt hoàn thành một phát minh -
Bạn mơ thấy ǵ? - Không có việc -
Bạn đường thường xuyên -
Những mối bất đồng nghiêm trọng
- “Tắm” trong các chất kiềm - Hoạt
động nhiều mặt - Không sợ quá
nhiệt - Đi t́m một sứ mệnh - Số
phận của “hai anh em”.
Năm 1789, khi phân tích một trong những
biến chủng của khoáng vật ziricon, nhà hóa
học người Đức là Martin Henrich Claprôt
đă phát hiện được một nguyên
tố mới mà ông gọi là Ziriconi, nhờ màu
sắc đẹp đẽ, khi th́ lóng lánh như
vàng, khi th́ màu da cam, lúc khác lại màu hồng, nên
ngay từ thời Alecxanđrơ xứ Macedonia,
ziricon đă được coi là một thứ
đá quư. Tên gọi này có lẽ là xuất phát
từ một từ Ba Tư là “zargun”, nghĩa
là lóng lánh như vàng.
Ziricon (trong các tài liệu c̣n gặp những tên
gọi khác của khoáng vật này: hyacinth, jacinth,
jargon) từ thời cổ xưa chẳng
những đă được dùng làm đồ
trang sức, mà c̣n được coi là một
thứ bùa “làm cho trái tim rộn ràng, xua tan
mọi nỗi phiền muộn và những ư nghĩ
sầu bi, khiến cho trí thông minh và ḷng cao thượng
được nhân lên gấp bội”. Trong
một tác phẩm nói về y học, với
sự tinh thông nghề nghiệp, một vị y sư
ở nước Nga cổ xưa đă khẳng
định rằng, “kẻ nào đeo hồng
ngọc (ở nước Nga ngày xưa, người
ta gọi nhiều thứ đá quư, trong đó có
ziricon, bằng một tên chung là “hồng
ngọc”. Hiện nay, từ “hồng ngọc”
dùng để gọi các thứ đá quư
chứa crom như ruby, corundum(N. D.).) đỏ
thẫm bên ḿnh th́ sẽ không mơ thấy
những điều gớm ghiếc và hăi hùng,
sẽ vững tâm và cao thượng trước
mọi người”.
Năm 1824, nhà hóa học Thụy Điển là
Becxêliut đă tách được ziriconi ở
dạng tự do. Tuy nhiên, thời bấy giờ
người ta chưa thể điều chế
được ziriconi nguyên chất, v́ vậy,
suốt một thời gian dài không ai nghiên
cứu được những tính chất
vật lư của kim loại này. Cũng như
nhiều kim loại mới khác, suốt hàng
chục năm, ziriconi không thể t́m cho ḿnh
một “công việc” vừa ư, trong khi đó, các
kim loại được biết đến
từ lâu như sắt, đồng, ch́ th́ đă
biết “chào hàng”, do vậy mà chúng không
bị lâm vào cảnh ế ẩm.
Măi đến đầu thế kỷ của chúng
ta, các nhà bác học mới cứu được
ziriconi thoát khỏi mọi tạp chất và
bắt đầu nghiên cứu kỹ lưỡng
những tính chất của kim loại này. Hóa ra,
nó có một bạn đường thường
xuyên là hafini. Trong suốt hơn 130 năm, các nhà
hóa học không nhận thấy rằng, hafini luôn
có mặt trong ziriconi, mà đôi khi với lượng
khá lớn. Sở dĩ như vậy là v́ tính
chất hóa học của hai nguyên tố này
giống nhau đến mức đáng ngạc nhiên.
Tuy vậy, trong một số vấn đề th́
giữa chúng lại có những mối bất
đồng nghiêm trọng - điều đó
sẽ được nói đến sau.
Ziriconi nguyên chất có bề ngoài giống như
thép, nhưng là một kim loại bền hơn thép
và có tính dẻo cao. Một trong những tính
chất quan trọng của ziriconi là nó có tính
bền vững rất cao đối với
nhiều môi trường xâm thực. Về tính
chất chống ăn ṃn th́ ziriconi vượt xa
các kim loại bền vững như niobi và titan.
Trong axit clohiđric 5 % và ở nhiệt độ
60 độ C, thép không gỉ bị ăn ṃn
khoảng 2,6 milimet trong một năm, titan - gần
một milimet, c̣n ziriconi th́ ít hơn một ngàn
lần so với titan. Khi chịu tác động
của các chất kiềm, ziriconi có sức
chống đỡ rất cao. Về mặt này th́
tantali vốn được mệnh danh là
“chiến sĩ xuất sắc” chống ăn ṃn
hóa học cũng phải chịu thua ziriconi.
Chỉ có ziriconi mới dám “tắm” lâu trong các
chất kiềm chứa amoniac là những chất
kiềm rất mạnh mà tất cả các kim
loại khác, không có ngoại lệ nào, đều
phải kiêng kỵ.
Nhờ có độ bền ăn ṃn cao nên ziriconi
đă được sử dụng trong một lĩnh
vực y học rất quan trọng là phẫu
thuật thần kinh. Các hợp kim của ziriconi
được dùng để sản xuất
kẹp cầm máu, dụng cụ phẫu thuật
và thậm chí trong nhiều trường hợp, c̣n
làm chỉ khâu các chỗ nối trong các ca mổ
năo.
Sau khi các nhà hóa học nhận thấy rằng,
nếu pha thêm ziriconi vào thép th́ nhiều tính
chất của thép sẽ được cải
thiện, ziriconi liền được xếp vào
hàng các nguyên tố điều chất có giá
trị. Trong lĩnh vực này, hoạt động
của ziriconi thể hiện ở rất
nhiều mặt: nó góp phần làm tăng độ
cứng và độ bền, nâng cao khả năng
gia công, độ thấm tôi và tính dễ hàn
của thép, làm cho thép lỏng dễ rót, làm tan các
hạt sunfua trong thép khiến cho cấu trúc
của thép trở nên min hạt.
Nếu pha thêm ziriconi vào thép kết cấu th́ tính
không sinh vảy của thép tăng lên rơ rệt:
khối lượng mất mát của loại thép
chứa 0,2 - 0,3 % ziriconi sau khi nung ở nhiệt
độ 820 độ C trong ba giờ liền
nhỏ hơn 6 - 7 lần so với cùng thứ thép
ấy, nhưng không pha thêm ziriconi.
Ziriconi c̣n làm tăng độ bền ăn ṃn
của thép lên rất nhiều. Chẳng hạn,
sau ba tháng ngâm ḿnh trong nước, khối lượng
mất mát của thép kết cấu tính quy đổi
cho 1 mét khối là 16,3 gam, trong khi đó cũng
vẫn loại thép ấy, song có pha thêm 0,2 %
ziriconi, th́ chỉ bị “gầy” đi 7,6 gam.
Có thể nung thép ziriconi đến nhiệt độ
cao mà không sợ “quá lửa”. Điều đó
cho phép tăng tốc độ các quá tŕnh rèn,
dập, nhiệt luyện và thấm cacbon đối
với thép.
Cấu trúc min hạt và độ bền cao
của thép ziriconi cộng thêm với tính chảy
lỏng tốt đă cho phép dùng nó để
đúc các vật có thành mỏng hơn hẳn so
với khi đúc bằng thép thường.
Chẳng hạn, từ thép ziriconi người ta
đă đúc được các chí tiết có thành
mỏng 2 milimet, trong khi đó, nếu đúc
bằng thép giống như vậy những không
pha thêm ziriconi th́ bề dày của thành ít
nhất cũng phải bằng 5 - 6 milimet.
Ziriconi c̣n là người bạn tốt của
nhiều kim loại màu. Pha thêm nguyên tố này và
đồng th́ độ bền và sức
chịu nóng của đồng tăng lên rất
nhiều mà độ dẫn điện hầu như
không giảm. Hợp kim đồng cađimi
với hàm lượng nhỏ ziriconi có độ
bền và độ dẫn điện cao. Pha
ziriconi vào các hợp kim nhôm th́ độ bền,
độ dẻo, khả năng chống ăn ṃn
và sức chịu nhiệt của chúng tăng lên
rơ rệt. Khi được pha thêm một lượng
ziriconi không đáng kể, độ bền
của các hợp kim magie - kẽm tăng lên
gần gấp đôi. Trong dung dịch axit clohiđric
5 % ở 100 độ C, độ bền ăn ṃn
của hợp kim titan - ziriconi cao gấp hàng
chục lần so với titan nguyên chất thường
dùng trong kỹ thuật. Thêm ziriconi vào molipđen
cũng làm cho kim loại độ cứng của
kim loại này tăng lên rơ rệt. Ziriconi c̣n
được pha thêm vào đồng thau chứa
mangan, vào các loại đồng đỏ
chứa nhôm, niken, ch́.
Mặc dầu vai tṛ nguyên tố điều
chất đối với thép và hợp kim là
rất quan trọng và đầy vinh dự, song
ziriconi không thể thỏa măn với vai tṛ đó.
Nó tiếp tục t́m kiếm và đă t́m
được sứ mệnh thực sự
của ḿnh. Nhưng trước khi kể đến
chuyện này, chúng ta hăy trở lại cái nôi
của nó - pḥng thí nghiệm của Martin Claprôt.Đầu
đuôi là vào năm 1789, Claprôt đă khám phá ra
không những ziriconi, mà c̣n một nguyên tố
tuyệt diệu nữa có vinh hạnh đóng vai
tṛ to lớn trong khoa học và kỹ thuật
của thế kỷ XX - đó là urani. Cả
bản thân Claprôt lẫn bất kỳ người
nào khác thời bấy giờ đều không
thể thấy trước được số
phận của “hai anh em” ziriconi và urani sau này ra
sao. Một thời gian dài, đường đi
của chúng xa rời nhau: trong suốt 150 năm,
không một cái ǵ liên kết được các
nguyên tố này. Măi đến ngày nay, sau một
cuộc chia ly dài đằng đẵng, “hai anh
em” này mới xum họp lại với nhau. Ban
đầu, biết được điều này
chỉ có một số rất ít các nhà bác
học và kỹ sư làm việc trong lĩnh
vực năng lượng hạt nhân - lĩnh
vực mà chúng ta đều biết, người
lạ không được phép đến.
Cuộc gặp gỡ đă diễn ra trong ḷ
phản ứng nguyên tử, nơi mà urani
được dùng làm nguyên liệu hạt nhân,
c̣n ziriconi th́ được dùng làm vỏ
bọc cho các thanh urani. Tuy nhiên, để cho chính
xác th́ phải ghi nhận rằng, trước
đó mấy năm, các nhà bác học Mỹ
đă thử dùng ziriconi làm vật liệu cho ḷ
phản ứng hạt nhân đặt trên tàu
“Nautilus” là tàu ngầm nguyên tử đầu
tiên của Mỹ. Nhưng ngay sau đó người
ta nhận thấy rằng, dùng ziriconi làm vỏ
bọc cho các thanh nhiên liệu th́ có lợi hơn
là để làm các chi tiết dừng của
vùng hoạt động trong ḷ phản ứng.
Thế là từ lúc bấy giờ, urani đă
lọt vào ṿng ôm ấp của ziriconi.
Người lạ không được vào - Ḷ
phản ứng của “Nautilus” - Công lao và
tội lỗi - Vấn đề này tiếp đến
vấn đề khác - Của cải trong băi
thải - Trên bờ đại dương -
Cổ nhất trên trái đất - Xu hướng
"nở ph́nh" - Các nghề phụ.
Không phải ngẫu nhiên mà người ta
chọn ziriconi: các nhà vật lư học đă
biết rằng, khác với nhiều kim loại,
ziriconi để cho các nơtron đi qua một
cách dễ dàng, mà chính tính chất này - gọi
là tính trong suốt đối với nơtron -
phải có ở loại vật liệu dùng làm
vỏ bọc các thanh urani. Thực ra, một
số kim loại như nhôm, magie, thiếc cũng
tương tự ziriconi về điểm này, nhưng
chúng lại dễ nóng chảy và không chịu
được nhiệt. C̣n ziriconi th́ nóng
chảy ở măi 1850 độ C nên hoàn toàn có
thể chịu đựng được
nhiệt độ cao của ngành năng lượng
học hạt nhân.
Tuy nhiên, ziriconi cũng có những nhược
điểm nào đó có thể cản trở
công việc của nó trong lĩnh vực quan
trọng này. Vấn đề là ở chỗ
chỉ với độ tinh khiết cao th́ ziriconi
mới trong suốt đối với nơtron.
Thế là một lần nữa lại phải
nhờ đến hafini - một kim loại mà xét
về các tính chất hóa học th́ có thể
gọi là anh em sinh đôi với ziriconi. Nhưng
thái độ của chúng đối với nơtron
th́ hoàn toàn trái ngược nhau: hafini hấp
thụ nơtron một cách tham lam (mạnh gấp
hàng trăm lần so với ziriconi). Ngoài ra,
tạp chất hafini dù với liều lượng
rất nhỏ cũng có thể làm hỏng
“máu” của ziriconi và làm cho nó mất tính trong
suốt đối với nơtron. Đối
với ziriconi, những điều kiện kỹ
thuật của cái gọi là “độ tinh
khiết của ḷ phản ứng” chỉ cho
phép hafini có mặt trong ziriconi dưới mức
vài phần vạn. Song ngay cả ở mức
độ ít ỏi như vậy, hafini vẫn làm
giảm độ trong suốt của ziriconi đối
với nơtron xuống vài lần.
Bởi v́ trong thiên nhiên, hai kim loại này thường
chung sống với nhau, nên điều chế
ziriconi mà hoàn toàn loại bỏ được
hafini là một việc vô cùng khó khăn. Tuy
nhiên, các nhà hóa học và luyện kim vẫn
phải nghiên cứu giải quyết kỳ
được vấn đề này, v́ công
nghiệp nguyên tử rất cần vật
liệu kết cấu là ziriconi.
Sau khi giải quyết xong nhiệm vụ này th́
một nhiệm vụ cấp bách khác lại
nảy sinh: phải làm thế nào để khi
chế tạo các kết cấu bằng ziriconi
tinh khiết, trong quá tŕnh hàn, các nguyên tử xa
lạ không rơi vào ziriconi v́ chúng có thể là
trở ngại không vượt qua được
trên đường đi của nơtron và chính
v́ thế mọi ưu điểm của kim
loại này đều mất hết tác dụng.
Ngoài ra, cần phải hàn bằng cách thế nào
đó để không phá hỏng tính đồng
nhất của kim loại: mối hàn cũng
phải có những tính chất như chính
vật liệu được hàn. Để hoàn
thành được nhiệm vụ này, tia điện
tử đă giúp sức. Sự tinh khiết và
tinh chính xác của phương pháp hàn bằng
tia điện tử đă cho phép giải
quyết được vấn đề này.
Thế là ziriconi đă trở thành “trang
phục” của các thanh urani.
Từ lúc đó, việc sản xuất ziriconi
đă tăng vọt lên một cách đột
ngột: chỉ trong ṿng một chục năm -
từ năm 1949 đến năm 1959 - sản lượng
ziriconi trên thế giới đă tăng lên
một ngàn lần! Những khối tích tụ
cát ziricon rất lớn mà trước đây là
phế thải khi khai thác các khoáng sản khác
đều được moi ra để sử
dụng. Chẳng hạn, ở California, khi khai
thác vàng bằng những chiếc tàu nạo vét
các ḷng sông cổ, người ta đă xúc lên
rất nhiều cát ziricon cùng với cát chứa
vàng để sàng đăi, nhưng v́ không dùng
đến cát ziricon nên người ta đă đổ
nó ra các băi thải. Tại bang Oregon (nước
Mỹ), trong những năm chiến tranh thế
giới thứ hai, người ta đă khai thác
được nhiều quặng cromit và tiện
thể đă thu được một lượng
ziricon nào đó, nhưng lúc bấy giờ, công
nghiệp chưa quan tâm đến khoáng vật
này nên nó vẫn phải nằm lại nơi khai
thác. Chẳng bao lâu sau chiến tranh, dư
luận ầm ĩ về sự quư giá của
ziriconi đă bắt đầu nổi lên, nên các
băi thải này đă trở thành những
miếng mồi béo bở.
Hiện nay, các mỏ lớn kim loại quư báu
này đang được khai thác ở Mỹ,
Australia, Braxin, Ấn Độ, các nước tây
Phi. Liên Xô cũng có đáng kể trữ lượng
nguyên liệu ziriconi. Cát ở ven bờ biển thường
là quặng ziriconi rất tốt. Chẳng hạn
ở Australia, sa khoáng ziricon trải dài suốt
gần 150 kilômet dọc theo bờ đại dương.
Gần đây, ở phần phía tây của
lục địa này, cách thành phố Micatarra
không xa, nhóm sinh viên địa chất đi
khảo sát ḷng sông khô cạn của một con
sông mà xưa kia từng chảy qua đây
từng phát hiện được những tinh
thể ziricon trong các đá thuộc loại sa
thạch bị phong hóa. Đó là những tinh
thể ziricon cổ nhất trên trái đất.
Các nhà địa vật lư ở trường
đại học quốc gia Canbơrơ đă
đi đến kết luận này sau khi xác đinh
được rằng, tuổi của các đốm
ziricon t́m thấy ở đây là vào khoảng 4,1
- 4,2 tỉ năm, nghĩa là chúng già hơn vài
triệu năm so với khoáng thể mà khoa
học đă biết trước đó. Nói cách
khác, ziricon t́m thấy ở Australia đă xuất
hiện vào khoảng 300 - 400 triệu năm sau khi
hành tinh của chúng ta ra đời.
Nhu cầu về ziriconi mỗi năm lại tăng
lên v́ kim loại này càng ngày càng có thêm nhiều
nghề mới. Ở trạng thái nung nóng, nó
rất háo các chất khí - tính chất này
được sử dụng, chẳng hạn,
trong kỹ thuật điện - chân không, kỹ
thuật vô tuyến.
Trong quá tŕnh hyđro hóa, tức là quá tŕnh băo
ḥa khí hiđro, một số kim loại, trong
đó có ziriconi, thay đổi cấu trúc
mạng tinh thể của ḿnh và tăng thể
tích lên rơ rệt - tăng hơn nhiều so
với khi nung nóng thông thường. Dựa trên
tính chất “nở ph́nh” này, các chuyên gia Liên
Xô đă đề ra một phương pháp
độc đáo để nối các bề
mặt kim loại hoặc bề mặt các
vật liệu khác trong những trường
hợp không thể hàn hoặc gắn được,
chẳng hạn, khi sản xuất loại ống
thép gồm hai lớp bằng hai thứ vật
liệu khác nhau - loại dễ nóng chảy (nhôm,
đồng, chất dẻo) và loại khó nóng
chảy (thép chịu nhiệt, vonfram, gốm).
Thực chất của phương pháp này như
sau. Nếu ta lồng chặt hai ống không đồng
chất vào với nhau rồi luồn vào một
ống làm bằng thứ kim loại dễ
“nở ph́nh”, sau đó tạo điều
kiện cho kim loại này bị hiđro hóa, nó
sẽ nở ph́nh ra và ép chặt hai ống này
vào nhau. Chẳng hạn, các ống lót ổ
trục bằng thép không gỉ và bằng hợp
kim nhôm được lồng vào nhau và được
luồn vào một khoanh ṿng bằng ziriconi, th́ sau
một giờ “ngâm” trong môi trường khí hiđro
ở nhiệt độ 400 độ C, chúng sẽ
dính chặt vào nhau đến nỗi không thể
tháo gỡ ra được nữa.
Hỗn hợp bột ziriconi kim loại với các
hợp chất cháy được dùng để
làm pháo hiệu phát ra ánh sáng rất mạnh. Lá
ziriconi khi bị đốt cháy sẽ phát ra ánh sáng
mạnh gấp rưỡi so với khi đốt
lá nhôm. Các quả đạn pháo hiệu đốt
bằng ziriconi rất tiện lợi v́ chúng
chiếm chỗ rất ít, có khi chỉ bằng
chiếc nhẫn của thợ may. Các công tŕnh sư
về kỹ thuật tên lửa ngày càng chú ư hơn
đến các hợp kim của ziriconi: rất có
thể, các hợp kim chịu nóng của nguyên
tố này sẽ là nguyên liệu để làm các
dải gờ cho các con tàu vũ trụ trong
những chuyến bay thường kỳ vào không
gian vũ trụ sau này.
Các muối của ziriconi có mặt trong một
loại nhũ tương đặc biệt để
tẩm lên vải, làm cho vải không thấm nước
để may áo mưa. Chúng c̣n được
sử dụng để làm ra các loại mực
in màu, các loại sơn chuyên dùng, các loại
chất dẻo. Các hợp chất của ziriconi
được dùng làm chất xúc tác trong
việc sản xuất nguyên liệu có chỉ
số octan cao cho động cơ. Các hợp
chất sunfat của nguyên tố này dùng để
thuộc da rất tốt.
Ziriconi tetraclorua có công dụng rất đặc
biệt. Độ dẫn điện của các
tấm mỏng làm bằng chất này thay đổi
tương ứng với áp suất tác động
lên nó. Tính chất này đă được áp
dụng vào việc chế tạo áp kế
vạn năng (khí cụ đo áp suất). Dù áp
suất thay đổi rất ít, cường
độ ḍng điện trong mạch của áp
kế vẫn thay đổi và điều này
được thể hiện trên thanh đo có
đánh số tương ứng đối
với các đơn vị đo áp suất.
Kiểu áp kế này rất nhạy: chúng có
thể xác định được áp suất
từ một phần trăm ngàn atmôtfe đến
hàng ngàn atmôtfe
Các tinh thể áp điện rất cần cho các
khí cụ dùng trong kỹ thuật vô tuyến như
máy phát siêu âm, bộ ổn định tần
số v. v ... Trong một số trường
hợp, chúng phải làm việc ở nhiệt
độ cao. Các tinh thể ch́ ziriconat hoàn toàn thích
hợp với điều kiện làm việc như
vậy, v́ trên thực tế, tính chất áp
điện của chúng không thay đổi cho
đến 300 độ C.
Cây đen của Nerxtơ - Hợp với mọi
khẩu vị - Điều ǵ đă xảy ra
ở Mong Lui? - “Thủ đô mặt trời” -
Điều ngộ nhận quá rơ.
Kể về ziriconi, không thể không nói đến
oxit của nó - một trong những chất khó nóng
chảy nhất trong thiên nhiên: nhiệt độ
nóng chảy của nó là gần 2.900 độ C.
Ziriconi oxit được sử dụng rộng răi
để sản xuất các chi tiết chịu
nhiệt độ cao, các loại men và thủy
tinh chịu nóng. Borua của kim loại này lại
càng khó nóng chảy hơn nữa. Các cặp
nhiệt được bọc bằng chất này
có thể nhúng trong gang nóng chảy suốt 10 - 15
giờ liên tục, c̣n trong thép lỏng th́
được 2 - 3 giờ (các vỏ bọc
bằng thạch anh chỉ chịu đựng
được một vài lần nhúng, mỗi
lần không quá 20 - 25 giây).
Ziriconi oxit có một tính chất rất độc
đáo: khi bị đốt nóng đến
nhiệt độ rất cao, nó phát ra ánh sáng
mạnh đến mức có thể sử
dụng trong kỹ thuật chiếu sáng. Ngay
từ cuối thế kỷ XIX, nhà vật lư
học nổi tiếng người Đức là
Vante Hecman Nerxtơ đă nhận thấy tính
chất này. Trong loại đèn do ông sáng chế
(đèn này đă đi vào lịch sự kỹ
thuật với tên là đèn Nerxtơ), các thanh phát
sáng được làm bằng ziriconi oxit. Hiện
nay, trong các pḥng thí nghiệm, loại đèn nay
đôi khi vẫn c̣n được dùng làm
nguồn chiếu sáng.
Các nhà khoa học của viện vật lư mang tên
P. N. Lebêđep thuộc viện hàn lâm khoa học
Liên Xô đă ghi công ziriconi oxit bằng một
việc làm đầy ư nghĩa: trên cơ sở
các oxit của ziriconi và hafini, họ đă tạo
được những tinh thể kỳ lạ mà
trong thiên nhiên không hề có và đặt tên là
fianit. Thứ ngọc nhân tạo này không những
đă nhanh chóng chiếm được sự ngưỡng
mộ của các nhà kim hoàn, mà c̣n nổi
tiếng rộng khắp trong giới khoa học và
kỹ thuật. Chỉ cần nêu một điều
này cũng đủ thấy rơ: chúng thực
hiện vai tṛ của các vật liệu laze
rất có kết quả.
Ở Pháp, các nhà bác học đă sử dụng
ziriconi oxit làm nguyên liệu điều chế kim
loại này bằng năng lượng mặt
trời. Ngay từ những năm 50, tại Mong
Lui - một pháo đài được xây dựng
hồi thế kỷ XVII ở sườn phía
đông dăy núi Pirêne có độ cao 1500 mét so
với mặt biển, người ta đă xây
dựng một ḷ dùng năng lượng mặt
trời do một nhóm các nhà nghiên cứu
thiết kế dưới sự lănh đạo
của giáo sư Felix Trom. Tại hội nghị
chuyên đề về sử dụng năng lượng
mặt trời tổ chức tại Mong Lui,
những người tham dự đă được
xem ḷ này lúc nó đang hoạt động.
“Tấm mặt ḷ chuyên dùng nâng một nhúm
bột trắng nhích lên từ từ hầu như
không nhận thấy được, cho đến
khi lên đến tiêu điểm của một
chiếc gương parabôn rất lớn. Lúc
đó, một ngọn lửa mầu trắng
rực sáng chói ngời bùng lên trước
mắt các nhà bác học và kỹ sư.
Thứ bột trắng đó chính là ziriconi oxit
... Sau khi được đặt vào tiêu điểm
của gương parabôn, nơi mà nhiệt độ
của các tia mặt trời hội tụ đạt
đến 3.000 độ C, bột trắng này
bắt đầu nóng chảy. Chỉ có thể
quan sát đước ánh sáng lóe ra lúc đó qua
một tấm kính mầu thẫm. Một nhúm
nhỏ chất bị nung nóng sáng nằm trên
mặt ḷ đă khiến người ta nghĩ
đến ngọn núi lửa đang phun trào
của thời đại địa chất xa xưa
nào đó”.
Một người từng tham dự hội
nghị này đă mô tả như vậy về quá
tŕnh điều chế ziriconi bằng năng lượng
mặt trời. Bộ phận phản xạ đặc
biệt gồm rất nhiều tấm gương
có đường kính 12 mét, tự quay theo hướng
mặt trời nhờ một tế bào quang điện.
Các tia sáng do bộ phận này phản chiếu
lại được bắn vào một gương
parabôn có đường kính 10 mét. Công suất
nhiệt của chiếc gương hội tụ
tia nắng mặt trời này tại tiêu điểm
của ḷ tương đương với 75 kW.
Cách Mong Lui mười kilômet, tại làng miền
núi nhỏ bé Ođeio, người ta đă xây
dựng thêm một ḷ dùng năng lượng
mặt trời nữa. Đây là ḷ lớn
nhất trên thế giới. Những ai đến
“thủ đô mặt trời” (người dân
địa phương đă tự hào gọi Ođeio
một cách tự hào như vậy) đều nh́n
thấy một quang cảnh khác thường,
tựa như các cảnh quay trong một bộ
phim khoa học viễn tưởng. Bên cạnh
một nhà thờ mái nhọn cổ kính, sừng
sững nhô lên một ṭa nhà nhiều tầng
cực kỳ hiện đại - đó là pḥng
thí nghiệm về năng lượng mặt
trời. Toàn bộ bề mặt phía bắc
của ṭa nhà này là một chiếc gương
parabôn khổng lồ cao 40m và rộng 50 mét. Trên
triền núi đối diện là hàng chục
chiếc gương xếp thành dăy có kích thước
khá đồ sộ dùng để định hướng
tia mặt trời. Đầu tiên, tia mặt
trời do các gương này thu nhận được
chiếu sang chiếc gương parabôn, rồi
từ đó hội tụ lại thành chùm
rọi vào ḷ nung, tạo nên nhiệt độ
3500 độ C ở đó. Nhiệt do “con
quạ vàng” mặt trời phát ra trong ḷ tương
đương với 1000 kW điện năng.
Trong một ngày, ḷ này có thể tinh chế
được 2, 5 tấn ziriconi.
Ưu điểm chủ yếu của các ḷ
mặt trời thể hiện ở chỗ trong quá
tŕnh nấu luyện, các tạp chất có
hại không rơi vào kim loại v́ chẳng
lấy đâu ra chúng. Bởi vậy, các kim
loại và các hợp kim được điều
chế ở đây đều có độ tinh
khiết cao và luôn luôn được ưa
chuộng. C̣n có một lư do xác đáng nữa
để ủng hộ phương pháp nấu
luyện này: không phải chi phí vào khoản năng
lượng, bởi v́ mặt trời là một
thiên thể hào phóng, luôn luôn sẵn sàng cung
cấp năng lượng cho con người mà không
đ̣i hỏi một sự đến đáp nào
cả.
Để kết luận, chúng tôi xin nói về
một sự ngộ nhận. Vỏ trái đất
chứa nhiều ziriconi hơn đồng, niken, ch́
hoặc kẽm chẳng hạn. Tuy vậy, khác
với các kim loại này, ziriconi vẫn được
gọi là một kim loại hiếm. Có một
thời, điều đó được giải
thích là do sự phân tán tản mạn của
quặng ziriconi, do những khó khăn khi tách
ziriconi ra khỏi quặng, và con do kim loại này
thực sự là một “vị khách hiếm”
trong kỹ thuật. C̣n hiện nay, khi mà việc
sản xuất zirconi mỗi năm tăng lên không
ngừng và nó ngày càng t́m thêm được
nhiều lĩnh vực hoạt động mới
mẻ, th́ từ “hiếm” cũng mất ư nghĩa
đối với nó. Song quá khứ vẫn là quá
khứ, và ziriconi có quyền tự hào trả
lời câu hỏi về nguồn gốc của ḿnh:
“Tôi xuất thân từ kim loại hiếm”.
|
|