Co to jest ciężka woda?
Ciężka woda jest powszechnym określeniem wody, która obejmuje izotop deuteru wodoru, 2H2O lub D2O. Termin ten może odnosić się do wody, która zawiera dowolną ilość deuteru, ale często odnosi się do wody, która została wzbogacona tak, aby zawierała 100% lub więcej.
Deuter w ciężkiej wodzie jest bardzo podobny do zwykłego wodoru, który jest również znany jako prot, z tym wyjątkiem, że zawiera dodatkowy neutron. Tak więc atom deuteru zawiera jeden neutron, jeden proton i jeden elektron. Dodatkowy neutron dodaje atomowi niewielką wagę, około 10% całkowitej masy, co czyni go ciężkim.
Ten typ wody jest najbardziej znany ze swojej roli w regulacji procesów reaktorów jądrowych, które nie wykorzystują wzbogaconego uranu. Gdy reaktory jądrowe biorą udział w rozszczepieniu, uwalniają neutrony. Te neutrony poruszają się niezwykle szybko. Aby uzyskać bardziej kontrolowaną reakcję łańcuchową z nie wzbogaconym uranem, neutrony należy spowolnić. Aby to zrobić, stosuje się pewnego rodzaju regulator. Beryl, grafit i normalna woda są używane jako regulatory i wszystkie mają swoje zalety i ograniczenia. Ciężka woda jest kolejnym regulatorem, z dodatkiem neutronu, dzięki czemu jest bardziej stabilny w regulacji przepływających neutronów.
W naturze deuter występuje raz na około każde 4000–7000 normalnych atomów wodoru. Oznacza to, że około jedna na dwadzieścia milionów cząsteczek wody to cząsteczki ciężkiej wody. Ten materiał nie jest tak naprawdę stworzony, ale jest dopracowany. Normalna woda jest pobierana z dużych zbiorników, a niewielka ilość ciężkiej wody jest wydobywana z lżejszej wody. Ciężka woda jest gromadzona przez różne narody i korporacje, a ponieważ tak naprawdę nie jest wydatkowana na wykorzystanie jej jako regulatora jądrowego, zapasy te rosną z czasem.
Jest jeszcze cięższy izotop wodoru, zwany trytem, ale nie stosuje się go do ciężkiej wody w reaktorach jądrowych. Tryt jest radioaktywny i bardzo rzadko występuje w naturze, zamiast tego najczęściej występuje jako produkt uboczny zdarzeń jądrowych. Sama woda, na szczęście, 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 toksyczności ciężkiej wody może wynosić od około 10% do 50% całkowitej ilości wody w organizmie, w zależności od wielu czynników. Jednak w naturze poziomy te nigdy nie zostaną osiągnięte, więc zatrucie nie jest prawdziwym problemem.
Ze względu na jego centralną rolę w regulowaniu procesu rozszczepienia reaktorów hodowlanych, które można wykorzystać do produkcji plutonu o jakości broni, substancja ta jest ściśle regulowana. Społeczność międzynarodowa bacznie obserwuje narody produkujące lub nabywające duże jej ilości, ponieważ może to świadczyć o tym, że naród zmierza w kierunku wytwarzania broni nuklearnej.