لطفا اندکی صبر کنید

آب سنگین

شنبه ۵ بهمن ۱۳۹۸

آب سنگین به یکی از انواع نادر آب به نام دوتریم اکساید(D2O) گفته می‌شود که در آن به‌جای اتم هیدروژن معمولی(H) دو اتم هیدروژن سنگین (D) جایگزین شده است. این آب در مقایسه با آب معمولی دیرتر می‌جوشد و زودتر یخ می‌زند.

گیلبرت لوییس در سال 1933 برای نخستین بار توانست آب سنگین خالص را بدست آورد.

بطور کلی برای تولید آب سنگین باید مولکول‌های آب حاوی هیدروژن سنگین(دوتریم) را از مولکول‌های آب معمولی جدا کنند یا از داخل هیدروژن، اتم‌های هیدروژن سنگین یا دوتریوم را جدا و خالص کنند.

تفاوفتی که آب سنگین با آب خالص دارد بدین شرح است که آب خالص(آب ساده) ماده‌ای است بی‌رنگ، بی‌مزه، با فرمول شیمیایی H2O. یعنی هر مولکول آب از پیوند دو اتم هیدروژن به یک اتم اکسیژن ساخته شده است. در حالی که اگر در یک نمونه مولکول آب به جای اتم‌های هیدروژن آن، اتم دو تریم جایگزین شود آب سنگین ایجاد می‌شود.

از طرف دیگر آب سخت آبی است که دارای املاح معدنی بوده و روش‌های نرم سازی ویژه خود را دارد ولی آب سنگین از جایگزینی اتم‌های دو تریم با هیدروژن تولید می‌شود. جالب است بدانید به ازا هر 7 هزار مولکول معمولی یک مولکول آب سنگین در آب مصرفی ما وجود دارد.

طرز تهیه:

در طبیعت از هر ۳۲۰۰ مولکول آب یکی آب نیمه سنگین HDO است. آب نیمه سنگین را می‌توان با استفاده از روش‌هایی مانند تقطیر یا الکترولیز یا دیگر فرایندهای شیمیایی از آب معمولی تهیه کرد. هنگامی که مقدار HDO در آب زیاد شد، میزان آب سنگین نیز بیشتر می‌شود زیرا مولکول‌های آب هیدروژن‌های خود را با یکدیگر عوض می‌کنند و احتمال دارد که از دو مولکول HDO یک مولکول H2O آب معمولی و یک مولکول D2Oآب سنگین به وجود آید. برای تولید آب سنگین خالص با استفاده از روش‌های تقطیر یا الکترولیز به دستگاه‌های پیچیده تقطیر و الکترولیز و همچنین مقدار زیادی انرژی نیاز است، به همین دلیل بیشتر از روش‌های شیمیایی برای تهیه آب سنگین استفاده می‌کنند.

کاربرد آب سنگین:

بیشترین استفاده از آب سنگین در راکتورهای هسیته‌است، چرا که این آب می تواند سرعت نوترون‌ها را بدون نیاز به آلمینیوم غنی شده کند کند و در نتیجه انرژی با صرف هزینه کم‌تری همراه خواهد بود. نیروگاه‌هایی که از انرژی شکافت اورانیوم استفاده می‌کنند به 2 دستگاه نیروگا آب سبک و آب سنگین تقسیم می‌شوند. نیروگاه آب سبک دارای راکتور آب سبک و نیروگاه آب سنگین دارای راکتور آب سنگین هستند.

اگرچه آب سنگین را بیشتر به دلیل کاربرد آن در نیروگاه‌های هسته‌ای می‌شناسند، اما این ماده در پژ<هش‌های علمی در رشته‌هایی نظیر زیست‌شناسی، پزشکی، فیزیک، شیمی و مهندسی نیز کاربردهای فراوانی دارد که از جمله آن می توان به "طیف‌سنجی تشدید مغناطیسی هسته"، " آشکارسازی نوترینو"، تولید تریتیم"، "آزمون‌های سوخت و ساز در بدن" و... اشاره کرد.