آب سنگین؟

چیزی به این کوچکی، چطور میتونه اینقدر کاربرد های بزرگ داشته باشه؟

اصلا آب سنگین چی هست؟ همه مون میدونیم که آب از دو تا هیدروژن و یه اکسیژن تشکیل شده، یا همون H2O. میریم سر وقت دو تا هیدروژن، هر هیدروژن به طور معمول یه پروتون داره و به خاطر همین نیازی به نوترون نداره. هیدروژن معمولی دارای یه الکترون و یه پروتون هست، اما آب سنگین تفاوت هایی داره

آب سنگین، دارای دو هیدروژن هست که هیدروژن ها دارای یک یا دو نوترون میباشند که هیچ نیازی به وجود آنها نیست. از آنجایی که عدد جرمی اتم به مجموع نوترون ها و پروتون ها گفته میشه، به این مولکول ها، مولکول آب سنگین گفته میشه.

دو نوع هیدروژن سنگین داریم: دوتریم که دارای یک نوترون است و تریتیم که دارای دو نوترون است.

حقیقت آب سنگین در طبیعت وجود و نیازی به تولید آن نیست بلکه روش های مختلفی برای جداسازی آب سنگین که شامل تبادل شیمیایی(ایزوتوپی)،تقطیر ،الکترولیز،استفاده ار غشاء، نفوذ گرمایی،لیزر،فوتوشیمی و جذب سطحی وجود دارد که هر روش دارای مزایا و معایب مربوط به خود است و با توجه به ویژگی های روش مذکور تا کنون تنها سه روش اول در مقیاس صنعتی اجرا شده اند. برای اولین بار استفاده از روش الكتروليز (برقكافت)منجر به توليد آب سنگين شد. از آنجا كه نقطه جوش آب سنگین بالاتر از آب معمولی مي باشد، برای تولید آن، از روش تبخیر و تقطیر هم استفاده می كنند.تفاوت جرم آب سنگین و آب سبک قابل ملاحظه است و تفاوت در نقاط جوش آب معمولي و آب سنگين، امکان جداسازی آب سنگین و خالص سازی آن را تسهیل می کند. در حالت عادي در میان هر 6400 تا 7000 ملکول آب معمولی، یک ملکول آب سنگین وجود دارد که برای توليد آن از طريق فیزیکی و شیمیایی درجه خلوص آن را بالا می برند.

كاربرد های آب سنگين و دوتریوم عمدتا کاربرد آب سنگین شامل دو بخش کاربرد هسته ای و کاربرد تحقیقاتی ( پژوهش‌های علمی در رشته‌های زمين شناسي، زیست‌شناسی، پزشکی، فیزیک ،شیمی و مهندسی) می شود که در ذیل به بررسی آن ها می پردازیم: کاربرد های هسته ای کند کننده نوترون: از آب سنگين در بعضي از راكتورهاي هسته اي به عنوان كند كننده نوترون استفاده ميكنند. ازآب سبک هم می‌توان به عنوان کند کننده نوترون استفاده نمود، اما به دليل اينكه آب سبک نوترون‌های حرارتی را هم جذب می‌کند، بايد از اورانيوم غني شده به عنوان سوخت در اين راكتور ها استفاده كرد. اما رآکتور آب سنگین می‌تواند از اورانیوم طبيعي یا (غنی نشده ) به عنوان سوخت استفاده کند. بنابراین، تولید آب سنگین به بحث‌های مربوط به جلوگیری از گسترش سلاح‌های هسته‌ای مربوط می‌شود.به علاوه استفاده از گاز دوتریم و تریتیوم برای تولید انرژی در فرآیند همجوشی استفاده می شود در این واکنش ایزوتوپ دوتریم و تریتیوم به هم پیوسته و یک اتم سنگین تر به نام هلیم و مقدار بسیار زیادی انرژی تولید می شود.

یکی دیگر از کاربرد های آب سنگین، در ام ار ای است. این هیدروژن ها دارای خاصیت پرتو زایی هستند. در این مورد، مولکول به بدن بیمار تزریق شده و پرتو زایی میکند. سپس وقتی بیمار به زیر دستگاه ام ار ای می رود، دستگاه پرتو هارا جمع کرده و عکس را نشان میدهد.