Vad är tungt vatten?

Tungt vatten är den vanliga termen för vatten som inkluderar deuteriumisotopen av väte, 2H2O eller D2O. Termen kan avse vatten som innehåller vilken mängd deuterium som helst, men avser ofta vatten som har anrikats till att innehålla vid eller nära 100%.

Deuteriumet i tungt vatten är ungefär detsamma som normalt väte, som också kallas protium, förutom att det innehåller en extra neutron. Så en deuteriumatom innehåller en neutron, en proton och en elektron. Den extra neutronen lägger till en liten mängd vikt, cirka 10% av den totala vikten, till atomen, vilket är det som gör den tung.

Denna typ av vatten är mest känd för sin roll för att reglera processerna för kärnreaktorer som inte använder anrikat uran. När kärnreaktorer deltar i klyvning släpper de neutroner. Dessa neutroner rör sig otroligt snabbt. För att få en mer kontrollerad kedjereaktion med oberikat uran måste neutronerna bromsas ner. Så för att göra det används en regulator av något slag. Beryllium, grafit och normalt vatten används alla som regulatorer, och alla har sina egna fördelar och begränsningar. Tungt vatten är en annan regulator, med den tillsatta neutronen som gör det mer stabilt att reglera neutroner som passerar genom det.

I naturen förekommer deuterium en gång för ungefär varje 4000-7000 normala väteatomer. Det betyder att ungefär en av tjugo miljoner vattenmolekyler är tunga vattenmolekyler. Detta material är inte riktigt skapat som sådant, men det är förfinat. Normalt vatten dras ur stora reservoarer och den lilla mängden tungt vatten extraheras från det lättare vattnet. Tungt vatten lagras av olika nationer och företag, och eftersom det inte riktigt används för att använda det som kärnkraftsregulator växer dessa lager över tid.

Det finns en ännu tyngre isotop av väte, kallad tritium, men den används inte för tungt vatten i kärnreaktorer. Tritium är radioaktivt och förekommer mycket sällan i naturen, i stället förekommer oftast som en biprodukt av kärnkraftshändelser. Vattnet i sig är tyvärr inte radioaktivt, men det är något giftigt för människor. Trots att det i stort sett är samma som normalt vatten påverkar dess ökade vikt hastigheten för vissa viktiga kemiska reaktioner, inklusive celldelning. Den nivå på vilken tungt vatten blir giftigt kan variera från cirka 10% till 50% av det totala vattnet i kroppen, beroende på ett antal faktorer. I naturen kommer dessa nivåer aldrig att nås, så förgiftning är inte ett verkligt problem.

På grund av dess centrala roll i regleringen av fissioneringsprocessen för uppfödningsreaktorer, som kan användas för att producera vapenklass plutonium, är detta ämne tätt reglerad. Det internationella samfundet håller ett nära öga på nationer som producerar eller anskaffar stora mängder av det, eftersom det kan vara ett tecken på att nationen går mot att skapa kärnvapen.