Co je to těžká voda?

Těžká voda je běžný termín pro vodu, který zahrnuje izotop vodíku, 2H2O nebo D2O. Termín se může vztahovat na vodu, která obsahuje jakékoli množství deuteria, ale často se týká vody, která byla obohacena tak, aby obsahovala alespoň 100%.

Deuterium v ​​těžké vodě je hodně stejné jako normální vodík, který je také známý jako protium, kromě toho, že obsahuje extra neutron. Atom deuteria tedy obsahuje jeden neutron, jeden proton a jeden elektron. Extra neutron přidá atomu malé množství hmotnosti, asi 10% z celkové hmotnosti, což ho činí těžkým.

Tento typ vody je nejznámější díky své úloze při regulaci procesů jaderných reaktorů, které nepoužívají obohacený uran. Jak se jaderné reaktory účastní štěpení, uvolňují neutrony. Tyto neutrony se pohybují neuvěřitelně rychle. Aby bylo možné lépe regulovat řetězovou reakci s neohrozeným uranem, je třeba neutrony zpomalit. K tomu se používá regulátor nějakého druhu. Berylium, grafit a normální voda se používají jako regulátory a všechny mají své vlastní výhody a omezení. Těžká voda je dalším regulátorem, s přidaným neutronem je stabilnější pro regulaci neutronů, které jím procházejí.

V přírodě se deuterium vyskytuje jednou pro zhruba každých 4000-7000 normálních atomů vodíku. To znamená, že asi jedna z dvaceti milionů molekul vody jsou těžké molekuly vody. Tento materiál jako takový není vytvořen, ale je rafinovaný. Normální voda je čerpána z velkých nádrží a malé množství těžké vody je extrahováno z lehčí vody. Těžkou vodu zásobují různé národy a korporace, a protože se při použití jako jaderného regulátoru opravdu nevynakládá, tyto zásoby v průběhu času rostou.

Existuje ještě těžší izotop vodíku, který se nazývá tritium, ale v jaderných reaktorech se nepoužívá pro těžkou vodu. Tritium je radioaktivní a v přírodě se vyskytuje velmi zřídka, místo toho se nejčastěji vyskytuje jako vedlejší produkt jaderných událostí. Voda sama o sobě není naštěstí radioaktivní, ale pro člověka je mírně toxická. I když je do značné míry stejná jako normální voda, její zvýšená hmotnost ovlivňuje rychlost určitých důležitých chemických reakcí, včetně dělení buněk. Hladina, ve které se těžká voda stává toxickou, se může pohybovat od přibližně 10% do 50% celkové vody v těle, v závislosti na řadě faktorů. V přírodě se však těchto úrovní nikdy nedosáhne, takže otrava není skutečným problémem.

Vzhledem ke své ústřední roli při regulaci štěpného procesu šlechtitelských reaktorů, které lze použít k výrobě plutonia na úrovni zbraní, je tato látka přísně regulována. Mezinárodní společenství pečlivě sleduje národy, které jej vyrábějí nebo pořizují velké množství, protože to může být známkou toho, že národ směřuje k výrobě jaderných zbraní.