Was ist schweres Wasser?
Schweres Wasser ist die gebräuchliche Bezeichnung für Wasser, zu dem das Deuteriumisotop von Wasserstoff, 2H2O oder D2O gehört. Der Begriff kann sich auf Wasser beziehen, das eine beliebige Menge Deuterium enthält, bezieht sich jedoch häufig auf Wasser, das auf oder nahe 100% angereichert wurde.
Das Deuterium in schwerem Wasser entspricht in etwa dem normalen Wasserstoff, der auch als Protium bezeichnet wird, mit der Ausnahme, dass er ein zusätzliches Neutron enthält. Ein Deuteriumatom enthält also ein Neutron, ein Proton und ein Elektron. Das zusätzliche Neutron fügt dem Atom eine kleine Menge Gewicht hinzu, etwa 10% des Gesamtgewichts, was es schwer macht.
Diese Art von Wasser ist am bekanntesten für seine Rolle bei der Regulierung der Prozesse von Kernreaktoren, die kein angereichertes Uran verwenden. Bei der Spaltung von Kernreaktoren werden Neutronen freigesetzt. Diese Neutronen bewegen sich unglaublich schnell. Um eine kontrollierte Kettenreaktion mit nicht angereichertem Uran zu erreichen, müssen die Neutronen verlangsamt werden. Dazu wird eine Art Regler verwendet. Beryllium, Graphit und normales Wasser werden alle als Regler verwendet und haben ihre eigenen Vor- und Nachteile. Schweres Wasser ist ein weiterer Regulator, der durch die Zugabe von Neutronen stabiler wird, um die durchlaufenden Neutronen zu regulieren.
In der Natur kommt Deuterium etwa einmal pro 4000 bis 7000 normale Wasserstoffatome vor. Dies bedeutet, dass etwa eines von 20 Millionen Wassermolekülen schwere Wassermoleküle sind. Dieses Material ist als solches nicht wirklich geschaffen, aber es ist verfeinert. Normales Wasser wird aus großen Vorratsbehältern entnommen, und die kleine Menge schweres Wasser wird aus dem leichteren Wasser entnommen. Schweres Wasser wird von verschiedenen Nationen und Unternehmen bevorratet, und da es bei seiner Verwendung als Nuklearregulierungsbehörde nicht wirklich aufgewendet wird, wachsen diese Vorräte mit der Zeit.
Es gibt ein noch schwereres Isotop des Wasserstoffs, das Tritium genannt wird, aber es wird nicht für schweres Wasser in Kernreaktoren verwendet. Tritium ist radioaktiv und kommt in der Natur nur sehr selten vor, meistens jedoch als Nebenprodukt nuklearer Ereignisse. Das Wasser selbst ist zum Glück nicht radioaktiv, aber für den Menschen leicht giftig. Obwohl es weitgehend das gleiche wie normales Wasser ist, beeinflusst sein erhöhtes Gewicht die Geschwindigkeit bestimmter wichtiger chemischer Reaktionen, einschließlich der Zellteilung. Das Ausmaß, in dem schweres Wasser giftig wird, kann in Abhängigkeit von einer Reihe von Faktoren zwischen 10% und 50% des gesamten Körperwassers liegen. In der Natur werden diese Werte jedoch niemals erreicht, so dass Vergiftungen kein wirkliches Problem darstellen.
Aufgrund seiner zentralen Rolle bei der Regulierung des Spaltungsprozesses von Brutreaktoren, aus denen waffenfähiges Plutonium hergestellt werden kann, ist dieser Stoff streng reguliert. Die internationale Gemeinschaft behält die Nationen, die große Mengen davon produzieren oder beschaffen, im Auge, da dies ein Zeichen dafür sein kann, dass die Nation auf die Erzeugung von Atomwaffen zusteuert.