Hva er tungt vann?

Tungt vann er den vanlige betegnelsen for vann som inkluderer deuteriumisotopen av hydrogen, 2H2O eller D2O. Begrepet kan referere til vann som inneholder en hvilken som helst mengde deuterium, men refererer ofte til vann som er blitt beriket å inneholde på eller nær 100%.

Deuteriumet i tungt vann er omtrent det samme som normalt hydrogen, som også er kjent som protium, bortsett fra at det inneholder et ekstra nøytron. Så et deuteriumatom inneholder ett nøytron, ett proton og ett elektron. Det ekstra nøytronet tilfører en liten mengde vekt, omtrent 10% av den totale vekten, til atomet, som er det som gjør det tungt.

Denne typen vann er mest kjent for sin rolle i å regulere prosessene til atomreaktorer som ikke bruker anriket uran. Når atomreaktorer driver med fisjon, frigjør de nøytroner. Disse nøytronene beveger seg utrolig raskt. For å få en mer kontrollert kjedereaksjon med uanriket uran, må nøytronene bremses. Så for å gjøre det, brukes en regulator av noe slag. Beryllium, grafitt og normalt vann brukes alle som regulatorer, og har alle sine fordeler og begrensninger. Tungt vann er en annen regulator, med det tilførte nøytronet som gjør det mer stabilt å regulere nøytroner som passerer gjennom det.

I naturen forekommer deuterium en gang for omtrent hver 4000-7000 normale hydrogenatomer. Dette betyr at omtrent en av tjue millioner vannmolekyler er tunge vannmolekyler. Dette materialet er egentlig ikke laget, som sådan, men det er raffinert. Normalt vann trekkes ut av store reservoarer, og den lille mengden tungt vann trekkes ut fra det lettere vannet. Tungt vann lagres av forskjellige nasjoner og selskaper, og siden det ikke egentlig blir brukt i bruken som kjernefysisk regulator, vokser disse lagrene over tid.

Det er en enda tyngre isotop av hydrogen, kalt tritium, men den brukes ikke til tungt vann i atomreaktorer. Tritium er radioaktiv, og forekommer veldig sjelden i naturen, i stedet forekommer oftest som et biprodukt av kjernefysiske hendelser. Vannet i seg selv er heldigvis ikke radioaktivt, men det er lett giftig for mennesker. Selv om det stort sett er det samme som normalt vann, påvirker den økte vekten hastigheten på visse viktige kjemiske reaksjoner, inkludert celledeling. Nivået som tungt vann blir giftig på kan variere fra omtrent 10% til 50% av det totale vannet i kroppen, avhengig av en rekke faktorer. I naturen vil imidlertid disse nivåene aldri bli nådd, så forgiftning er ikke en virkelig bekymring.

På grunn av sin sentrale rolle i regulering av fisjoneringsprosessen til oppdretterreaktorer, som kan brukes til å produsere våpenklasse plutonium, er dette stoffet regulert tett. Det internasjonale samfunnet følger nøye med på nasjoner som produserer eller anskaffer store mengder av det, da dette kan være et tegn på at nasjonen går mot å generere atomvåpen.