Wat is zwaar water?
zwaar water is de gemeenschappelijke term voor water die de Deuterium -isotoop van waterstof, 2H2O of D2O omvat. De term kan verwijzen naar water dat elke hoeveelheid deuterium bevat, maar vaak verwijst naar water dat is verrijkt om op of bijna 100%te bevatten.
Het deuterium in zwaar water is vrijwel hetzelfde als normale waterstof, die ook bekend staat als Protium, behalve dat het een extra neutron bevat. Dus een deuteriumatoom bevat één neutron, één proton en één elektron. Het extra neutron voegt een kleine hoeveelheid gewicht toe, ongeveer 10% van het totale gewicht, aan het atoom, wat het zwaar maakt.
Dit type water staat het meest bekend om zijn rol bij het reguleren van de processen van kernreactoren die geen verrijkt uranium gebruiken. Naarmate nucleaire reactoren splijting afleggen, geven ze neutronen vrij. Deze neutronen bewegen ongelooflijk snel. Om een meer gecontroleerde kettingreactie te hebben met onvermalde uranium, moeten de neutronen worden vertraagd. Dus om dat te doen, wordt een soort regulator gebruikt. BEryllium, grafiet en normaal water worden allemaal gebruikt als regulatoren en hebben allemaal hun eigen voordelen en beperkingen. Zwaar water is een andere regulator, waarbij het toegevoegde neutron het stabieler maakt om neutronen te reguleren die erdoorheen gaan.
In de natuur komt deuterium eenmaal voor voor ongeveer elke 4000-7000 normale waterstofatomen. Dit betekent dat ongeveer een op de twintig miljoen watermoleculen zware watermoleculen zijn. Dit materiaal is niet echt als zodanig gecreëerd, maar het is verfijnd. Normaal water wordt uit grote reservoirs getrokken en de kleine hoeveelheid zwaar water wordt uit het lichtere water geëxtraheerd. Zwaar water wordt opgeslagen door verschillende landen en bedrijven, en omdat het niet echt wordt besteed aan het gebruik ervan als nucleaire regulator, groeien deze voorraden in de loop van de tijd.
Er is een nog zwaardere isotoop van waterstof, tritium genoemd, maar deze wordt niet gebruikt voor zwaar water in kernreactoren. Tritium is radioactief, eenND komt zeer zelden voor in de natuur, in plaats daarvan het meest voorkomt als een bijproduct van nucleaire gebeurtenissen. Het water zelf is gelukkig niet radioactief, maar het is enigszins giftig voor mensen. Hoewel het grotendeels hetzelfde is als normaal water, beïnvloedt het verhoogde gewicht de snelheid van bepaalde belangrijke chemische reacties, waaronder celdeling. Het niveau waarop zwaar water giftig wordt, kan variëren van ongeveer 10% tot 50% van het totale water in het lichaam, afhankelijk van een aantal factoren. In de natuur zullen deze niveaus echter nooit worden bereikt, dus vergiftiging is geen echte zorg.
Vanwege zijn centrale rol bij het reguleren van het splijtingsproces van fokkerreactoren, die kunnen worden gebruikt om plutonium van wapenkwaliteit te produceren, is deze stof strak gereguleerd. De internationale gemeenschap houdt landen nauwlettend in de gaten die grote hoeveelheden produceren of aanschaffen, omdat dit een teken kan zijn dat de natie op weg is naar het genereren van kernwapens.