Co to jest ciężka woda?

ciężka woda jest wspólnym terminem dla wody, która obejmuje izotop deuteru wodoru, 2H2O lub D2O. Termin ten może odnosić się do wody zawierającej dowolną ilość deuteru, ale często odnosi się do wody, która została wzbogacona w celu zawierania lub blisko 100%.

deuter w ciężkiej wodzie jest znacznie taki sam jak normalny wodór, który jest również znany jako protium, z tym wyjątkiem, że zawiera dodatkową neutron. Tak więc atom deuteru zawiera jeden neutron, jeden proton i jeden elektron. Dodatkowy neutron dodaje niewielką wagę, około 10% całkowitej wagi, do atomu, co sprawia, że ​​jest ciężki.

Ten rodzaj wody jest najbardziej znany z roli w regulacji procesów reaktorów jądrowych, które nie stosują wzbogaconego uranu. Gdy reaktory jądrowe angażują się w rozszczepienie, uwalniają neutrony. Te neutrony poruszają się niezwykle szybko. Aby mieć bardziej kontrolowaną reakcję łańcuchową z niezwiązanym uranem, neutrony należy spowolnić. Aby to zrobić, używany jest jakiś regulator. BErylu, grafit i normalna woda są wykorzystywane jako organy regulacyjne i wszystkie mają swoje korzyści i ograniczenia. Ciężka woda jest kolejnym regulatorem, przy czym dodany neutron czyni go bardziej stabilnym do regulacji przechodzących przez nią neutronów.

W naturze deuter występuje raz przez około 4000-7000 normalnych atomów wodoru. Oznacza to, że około jeden na dwadzieścia milionów cząsteczek wody to cząsteczki wody. Ten materiał nie jest tak naprawdę stworzony jako taki, ale jest udoskonalony. Normalna woda jest pobierana z dużych zbiorników, a niewielka ilość ciężkiej wody jest wydobywana z jaśniejszej wody. Ciężka woda jest zapasana przez różne narody i korporacje, a ponieważ tak naprawdę nie jest wydawana w stosowaniu jako regulator jądrowy, zapasy te rosną z czasem.

Istnieje jeszcze cięższy izotop wodoru, zwany tritium, ale nie jest używany do ciężkiej wody w reaktorach jądrowych. Tritium jest radioaktywny, abardzo rzadko występuje w naturze, zamiast tego występuje najczęściej jako produkt uboczny zdarzeń jądrowych. Na szczęście sama woda nie jest radioaktywna, ale jest nieco toksyczna dla ludzi. Mimo że jest w dużej mierze taki sam jak normalna woda, jego zwiększona waga wpływa na szybkość niektórych ważnych reakcji chemicznych, w tym podział komórek. Poziom, na którym ciężka woda staje się toksyczna, może wynosić od około 10% do 50% całkowitej wody w organizmie, w zależności od wielu czynników. W naturze jednak poziomy te nigdy nie zostaną osiągnięte, więc zatrucie nie jest prawdziwym problemem.

Ze względu na jego centralną rolę w regulacji procesu rozszczepienia reaktorów hodowców, które można użyć do produkcji plutonu klasy broni, substancja ta jest ściśle regulowana. Społeczność międzynarodowa uważnie obserwuje narody produkujące lub zamawiające duże ilości, ponieważ może to być znak, że naród zmierza w kierunku generowania broni nuklearnej.