Qu'est-ce que l'eau lourde?
L'eau lourde est le terme commun pour l'eau qui inclut l'isotope de deutérium de l'hydrogène, 2H2O ou D2O. Le terme peut désigner une eau contenant n'importe quelle quantité de deutérium, mais désigne souvent une eau enrichie pour en contenir environ 100%.
Le deutérium présent dans l’eau lourde est à peu près le même que l’hydrogène normal, également appelé protium, sauf qu’il contient un neutron supplémentaire. Ainsi, un atome de deutérium contient un neutron, un proton et un électron. Le neutron supplémentaire ajoute une petite quantité de poids, environ 10% du poids total, à l'atome, ce qui le rend lourd.
Ce type d’eau est surtout connu pour son rôle dans la régulation des processus des réacteurs nucléaires qui n’utilisent pas d’uranium enrichi. Lorsque les réacteurs nucléaires s'engagent dans la fission, ils libèrent des neutrons. Ces neutrons se déplacent incroyablement rapidement. Afin d'avoir une réaction en chaîne plus contrôlée avec de l'uranium non enrichi, les neutrons doivent être ralentis. Donc, pour faire cela, un régulateur quelconque est utilisé. Le béryllium, le graphite et l'eau normale sont tous utilisés comme régulateurs et présentent tous des avantages et des inconvénients. L'eau lourde est un autre régulateur, l'ajout de neutrons le rendant plus stable pour réguler les neutrons qui le traversent.
Dans la nature, le deutérium se produit une fois pour environ 4 000 à 7 000 atomes d'hydrogène normaux. Cela signifie qu'environ une molécule d'eau sur vingt millions sont des molécules d'eau lourde. Ce matériau n'est pas vraiment créé en tant que tel, mais il est raffiné. L'eau normale est extraite des grands réservoirs et la faible quantité d'eau lourde est extraite de l'eau plus légère. L’eau lourde est stockée par diverses nations et sociétés et, comme elle n’est pas réellement utilisée à des fins de réglementation, elle augmente avec le temps.
Il existe un isotope d'hydrogène encore plus lourd, appelé tritium, mais il n'est pas utilisé pour l'eau lourde dans les réacteurs nucléaires. Le tritium est radioactif et ne survient que très rarement dans la nature. Il se produit plutôt comme un sous-produit d'événements nucléaires. Heureusement, l'eau elle-même n'est pas radioactive, mais elle est légèrement toxique pour l'homme. Même si elle est en grande partie identique à l’eau normale, son poids accru influe sur la vitesse de certaines réactions chimiques importantes, notamment la division cellulaire. Le niveau auquel l'eau lourde devient toxique peut varier d'environ 10% à 50% de l'eau totale dans le corps, en fonction d'un certain nombre de facteurs. Dans la nature, toutefois, ces niveaux ne seront jamais atteints et l'empoisonnement ne constitue donc pas un réel problème.
En raison de son rôle central dans la régulation du processus de fission des réacteurs surgénérateurs, qui peut être utilisé pour produire du plutonium de qualité militaire, cette substance est étroitement réglementée. La communauté internationale garde un œil attentif sur les pays qui en produisent ou en achètent de grandes quantités, ce qui pourrait indiquer que le pays s'achemine vers la production d'armes nucléaires.