Что такое тяжелая вода?

Тяжелая вода является общим термином для воды, который включает изотоп дейтерия водорода, 2H2O или D2O. Термин может относиться к воде, которая содержит любое количество дейтерия, но часто относится к воде, которая была обогащена до 100% или около нее.

Дейтерий в тяжелой воде очень похож на обычный водород, который также известен как протий, за исключением того, что он содержит дополнительный нейтрон. Таким образом, атом дейтерия содержит один нейтрон, один протон и один электрон. Дополнительный нейтрон добавляет к весу небольшое количество, около 10% от общего веса, что делает его тяжелым.

Этот тип воды наиболее известен своей ролью в регулировании процессов ядерных реакторов, в которых не используется обогащенный уран. Когда ядерные реакторы участвуют в делении, они выделяют нейтроны. Эти нейтроны движутся невероятно быстро. Чтобы иметь более контролируемую цепную реакцию с необогащенным ураном, необходимо замедлить нейтроны. Поэтому для этого используется какой-то регулятор. Бериллий, графит и обычная вода используются в качестве регуляторов и имеют свои преимущества и ограничения. Тяжелая вода - другой регулятор, с добавленным нейтроном, делающим это более устойчивым, чтобы отрегулировать нейтроны, проходящие через это.

В природе дейтерий встречается один раз примерно для каждых 4000-7000 нормальных атомов водорода. Это означает, что примерно одна из двадцати миллионов молекул воды является молекулами тяжелой воды. Этот материал на самом деле не создан, но он уточнен. Обычная вода забирается из больших резервуаров, а небольшое количество тяжелой воды извлекается из более легкой воды. Тяжелая вода накапливается различными странами и корпорациями, и, поскольку она на самом деле не расходуется на использование ее в качестве ядерного регулятора, эти запасы со временем растут.

Существует еще более тяжелый изотоп водорода, называемый тритием, но он не используется для тяжелой воды в ядерных реакторах. Тритий радиоактивен и очень редко встречается в природе, а чаще всего является побочным продуктом ядерных событий. Сама вода, к счастью, не радиоактивна, но она слегка токсична для человека. Несмотря на то, что он в значительной степени такой же, как и обычная вода, его увеличенный вес влияет на скорость некоторых важных химических реакций, включая деление клеток. Уровень, при котором тяжелая вода становится токсичной, может составлять примерно от 10% до 50% общего количества воды в организме, в зависимости от ряда факторов. В природе, однако, эти уровни никогда не будут достигнуты, поэтому отравление не является реальной проблемой.

Из-за его центральной роли в регулировании процесса деления реакторов-размножителей, которые могут быть использованы для производства оружейного плутония, это вещество жестко регулируется. Международное сообщество пристально следит за странами, производящими или закупающими его в больших количествах, поскольку это может быть признаком того, что страна движется к созданию ядерного оружия.