Che cos'è l'acqua pesante?
Acqua pesante è il termine comune per acqua che include l'isotopo di deuterio di idrogeno, 2H2O o D2O. Il termine può riferirsi ad acqua che contiene qualsiasi quantità di deuterio, ma spesso si riferisce ad acqua che è stata arricchita per contenere al 100% o quasi.
Il deuterio nell'acqua pesante è molto simile all'idrogeno normale, noto anche come protio, tranne per il fatto che contiene un neutrone in più. Quindi un atomo di deuterio contiene un neutrone, un protone e un elettrone. Il neutrone extra aggiunge una piccola quantità di peso, circa il 10% del peso totale, all'atomo, che è ciò che lo rende pesante.
Questo tipo di acqua è noto soprattutto per il suo ruolo nella regolazione dei processi dei reattori nucleari che non usano l'uranio arricchito. Quando i reattori nucleari si impegnano nella fissione, rilasciano neutroni. Questi neutroni si muovono incredibilmente rapidamente. Per avere una reazione a catena più controllata con uranio non arricchito, i neutroni devono essere rallentati. Per fare ciò, viene utilizzato un regolatore di qualche tipo. Il berillio, la grafite e l'acqua normale sono tutti usati come regolatori e hanno tutti i loro vantaggi e limiti. L'acqua pesante è un altro regolatore, con il neutrone aggiunto che rende più stabile la regolazione dei neutroni che lo attraversano.
In natura, il deuterio si verifica una volta ogni circa 4000-7000 atomi di idrogeno normali. Ciò significa che circa una su venti milioni di molecole d'acqua sono molecole d'acqua pesante. Questo materiale non è realmente creato, in quanto tale, ma è raffinato. L'acqua normale viene estratta da grandi bacini idrici e la piccola quantità di acqua pesante viene estratta dall'acqua più leggera. L'acqua pesante viene accumulata da varie nazioni e società e poiché non è realmente impiegata nel suo uso come regolatore nucleare, queste scorte crescono nel tempo.
Esiste un isotopo ancora più pesante di idrogeno, chiamato trizio, ma non viene utilizzato per l'acqua pesante nei reattori nucleari. Il trizio è radioattivo e si verifica molto raramente in natura, invece si verifica più spesso come sottoprodotto di eventi nucleari. L'acqua stessa, per fortuna, non è radioattiva, ma è leggermente tossica per l'uomo. Anche se è sostanzialmente uguale all'acqua normale, il suo aumento di peso influisce sulla velocità di alcune importanti reazioni chimiche, inclusa la divisione cellulare. Il livello a cui l'acqua pesante diventa tossica può variare da circa il 10% al 50% dell'acqua totale nel corpo, a seconda di una serie di fattori. In natura, tuttavia, questi livelli non saranno mai raggiunti, quindi l'avvelenamento non è una vera preoccupazione.
A causa del suo ruolo centrale nella regolazione del processo di fissione dei reattori di allevamento, che può essere utilizzato per produrre plutonio di grado arma, questa sostanza è strettamente regolata. La comunità internazionale tiene d'occhio le nazioni che ne producono o ne acquistano grandi quantità, poiché questo può essere un segno che la nazione si sta muovendo verso la generazione di armi nucleari.