آب سنگین

آب با اکسيژن سنگين

آب با اکسيژن سنگين، در حالت معمول H218O است که به صورت تجارتي در دسترس است و بيشتر براي رديابي به کار برده مي شود. براي مثال، با جانشين کردن اين آب (با نوشيدن يا تزريق) در يکي از عضوهاي بدن مي توان در طول زمان ميزان تغيير در مقدار آب اين عضو را بررسي کرد. اين نوع از آب به ندرت حاوي دوتريوم است و به همين علت خواص شيميايي و بيولوژيکي خاصي ندارد براي همين، به آن آب سنگين گفته نمي شود. ممکن است اکسيژن در آنها به صورت ايزوتوپ هاي O17 نيز موجود باشد، در هر صورت تفاوت فيزيکي اين آب با آب معمولي، فقط چگالي بيشتر آن است.

 

تاريخچه توليد آب سنگين

والتر راسل در سال ???? با استفاده از جدول تناوبي مارپيچ وجود دو تريم را پيش بيني كرد. هارولد يوري يكي از شيميدانان دانشگاه كلمبيا در سال ???? توانست آن را كشف كند. گيلبرت نيوتن لوئيس هم در سال ???? توانست اولين نمونه از آب سنگين خالص را با استفاده از روش الكتروليز تهيه كند. هوسي و هافر نيز در سال ???? از آب سنگين استفاده كردند و با انجام اولين آزمون هاي رديابي زيست شناختي به بررسي سرعت گردش آب در بدن انسان پرداختند.

 

کاربرد آب سنگين در راکتورهاي هسته اي

آب سنگين يکي از مواد اصلي در راه اندازي راکتورهاي توليد انرژي و تحقيقاتي موسوم به راکتورهاي آب سنگين به شمار مي رود.

راکتورهاي آب سنگين نيازي به اورانيوم غني شده ندارد و از اکسيد اورانيوم طبيعي به عنوان سوخت استفاده مي کند.

اين فرايند، نياز به اورانيوم غني شده را مرتفع مي کند اما طراحي اين راکتورها پيچيده و توليد آب سنگين نيز هزينه بر است.

آب سنگين از جدا سازي نوعي از مولکول هاي آب با غلظت 1 در هر 7000 مولکول به دست مي آيد که هيدروژن آن يک نوترون بيشتر از هيدروژن عادي دارد.

اين نوترون اضافه موجب مي شود تا عمل کند کنندگي نوترون هاي پر سرعت به اندازه اي برسد که واکنش هاي زنجيره اي توليد انرژي از ميله هاي سوخت آغاز شود در حالي که در راکتورهاي قدرت آب سبک , اورانيوم غني شده درحد سه و نيم درصد و بيش از آن براي انجام واکنش مورد نياز است.

در راکتورهاي آب سنگين، اين ماده وظيفه خنک کردن ميله هاي سوخت، همزمان با کند کردن نوترون هاي پر انرژي را به عهده دارد.

با نزديک شدن راکتور تحقيقاتي تهران، که حدود چهل سال پيش و با قدرت 5 مگاوات راه اندازي شده است، به پايان عمر کاري خود و نياز روز افزون کشور به انواع راديو ايزوتوپ هاي صنعتي و همچنين راديو داروها ،راکتور تحقيقاتي آب سنگين اراک با قدرت 40 مگاوات طراحي و مکان آن در نزديکي شهر خنداب در شمال غربي شهرستان اراک تعيين شد.