Što je teška voda?

Teška voda je uobičajeni naziv za vodu koji uključuje deuterijev izotop vodika, 2H2O ili D2O. Pojam se može odnositi na vodu koja sadrži bilo koju količinu deuterija, ali se često odnosi na vodu koja je obogaćena na 100 ili blizu XNUMX%.

Deuterij u teškoj vodi je isti kao i normalni vodik, koji je također poznat kao protij, osim što sadrži dodatni neutron. Dakle, atom deuterija sadrži jedan neutron, jedan proton i jedan elektron. Dodatni neutron dodaje malu količinu težine, oko 10% ukupne težine, atomu, što ga čini teškim.

Ova vrsta vode je najpoznatija po svojoj ulozi u regulaciji procesa nuklearnih reaktora koji ne koriste obogaćeni uran. Kako nuklearni reaktori sudjeluju u fisiji, oni oslobađaju neutrone. Ti se neutroni kreću nevjerojatno brzo. Kako bismo imali kontroliraniju lančanu reakciju s neobogaćenim uranom, neutrone je potrebno usporiti. Za to se koristi neka vrsta regulatora. Berilij, grafit i normalna voda koriste se kao regulatori i svi imaju svoje prednosti i ograničenja. Teška voda je još jedan regulator, s dodatkom neutrona koji ga čini stabilnijim za regulaciju neutrona koji prolaze kroz nju.

U prirodi se deuterij pojavljuje jednom na svakih 4000-7000 normalnih atoma vodika. To znači da je otprilike jedna od dvadeset milijuna molekula vode molekula teške vode. Ovaj materijal zapravo nije stvoren, kao takav, ali je rafiniran. Normalna voda se crpi iz velikih rezervoara, a mala količina teške vode izvlači se iz lakše vode. Tešku vodu spremaju razne nacije i korporacije, a budući da se zapravo ne troši kao nuklearni regulator, te zalihe s vremenom rastu.

Postoji još teži izotop vodika, nazvan tricij, ali se ne koristi za tešku vodu u nuklearnim reaktorima. Tricij je radioaktivan i vrlo se rijetko pojavljuje u prirodi, umjesto toga najčešće se javlja kao nusprodukt nuklearnih događaja. Sama voda, srećom, nije radioaktivna, ali je malo otrovna za ljude. Iako je uglavnom ista kao i normalna voda, njezina povećana težina utječe na brzinu određenih važnih kemijskih reakcija, uključujući diobu stanica. Razina na kojoj teška voda postaje toksična može se kretati od otprilike 10% do 50% ukupne vode u tijelu, ovisno o brojnim čimbenicima. U prirodi, međutim, te razine nikada neće biti dostignute, tako da trovanje nije stvarna briga.

Zbog svoje središnje uloge u reguliranju procesa fisije u reaktorima za razmnožavanje, koji se mogu koristiti za proizvodnju plutonija za oružje, ova je tvar strogo regulirana. Međunarodna zajednica pomno prati nacije koje ga proizvode ili nabavljaju u velikim količinama, jer to može biti znak da se nacija kreće prema stvaranju nuklearnog oružja.