Raskas vesi
– Raskas vesi on vettä, joka sisältää raskasta vetyä – joka tunnetaan myös nimellä deuterium – sijasta säännöllisesti vetyä. Se voidaan myös kirjoitettu niin 2H2O tai D2O. Deuterium on erilainen kuin vety, joka esiintyy yleensä vesi—nimellä protium, koska jokainen atomi deuterium sisältää protoni ja neutroni, kun taas yleisesti esiintyvä vety on vain protoni.
raskasta vettä esiintyy luonnollisesti, kuitenkin paljon pienempiä määriä kuin tavallista vettä., Noin yksi vesimolekyyli jokaista kaksikymmentä miljoonaa vesimolekyyliä kohden on raskasta vettä. Koska deuterium on stabiili isotooppi, raskas vesi ei ole radioaktiivista.
sen lisäksi, että hyödyllisiä ydinreaktoreihin, raskas vesi on käytetty myös Kanadassa havaitsee neutriinoja auringosta at Sudbury Neutrino Observatory, joka tarjoaa tärkeitä oivalluksia atomia fysiikka.
Käytä Moderaattori
pääsivulle
fissio reaktori, neutronit on hidastunut varmistaa tehokas fissio ketjureaktion tapahtuu., Tämä prosessi hidastaa neutroneja alas tunnetaan maltillisesti, ja materiaali, joka hidastaa näiden neutronien tunnetaan nimellä neutroni moderaattori. Raskas vesi on toinen kahdesta moderaattorista, joiden avulla ydinreaktori voi toimia luonnonuraanin avulla. Toinen moderaattori on grafiitti.
raskasvesireaktori käyttää jäähdytysnesteenään ja moderaattorinaan raskasta vettä. Deuterium toimii moderaattori, koska se imee vähemmän neutroneita kuin vetyä, joka on erittäin tärkeä, koska fissio reaktioita vaativat neutroneja suorittaa niiden ketjureaktion., Raskasta vettä pidetään paineessa, joka nostaa sen kiehumispistettä niin, että se voi toimia korkeissa lämpötiloissa kiehumatta. CANDU-reaktorit käyttävät raskasta vettä moderaattorinaan eivätkä siten vaadi rikastettua uraania, vaan uraania voidaan käyttää sen luonnollisessa tilassa.
Tuotanto
kustannukset raskas vesi on merkittävä osa rakennuksen kustannukset raskaan veden reaktori, mutta tekee reaktorit halvempia käyttää (koska uraanin rikastamiseen on tarpeettomat). Teknisesti ottaen, deuterium ei ole ”tehty” in erityinen prosessi, vaan molekyylit raskas vesi on erotettu suuria määriä vettä, joka sisältää H2O tai yksittäin deuterated vettä Girdler rikkivetyä prosessi (jota käsitellään yksityiskohtaisesti seuraavassa kaksi kappaletta). Vettä, joka ei ole raskasta, heitetään pois ja sitä kutsutaan ”tyhjentyneeksi vedeksi”., Vaihtoehtoinen menetelmä on olemassa, kun vettä elektrolysoidaan happea ja vetyä, joka sisältää normaalia kaasua yhdessä deuteriumin kanssa. Vety nesteytetään ja tislataan näiden kahden komponentin erottamiseksi, minkä jälkeen deuterium reagoi hapen kanssa muodostaen raskasta vettä.
raskaan veden tuottaminen vaatii kehittynyttä infrastruktuuria, ja raskasta vettä tuotetaan aktiivisesti Argentiinassa, Kanadassa, Intiassa ja Norjassa. Suurin tehdas oli Brucen tehdas Kanadassa, mutta se on suljettu., Teknisesti, siellä on pieni ero kiehuvaan pistettä raskasta vettä ja vettä, niin tämä ero voidaan hyödyntää, kun talteen raskaasta vedestä. Koska deuteriumia on kuitenkin niin pieniä määriä, valtava määrä vettä olisi keitettävä, jotta saataisiin merkittäviä määriä deuteriumia. Tämä vaatisi paljon polttoainetta tai sähköä, joten sen sijaan mukavuudet hyödyntää kemiallisia eroja näiden kahden välillä. Tärkein kemiallinen menetelmä raskaan veden tuottamiseksi on Girdler-sulfidiprosessi.,
Girdlersulfidiprosessi on menetelmä, joka toimii perustuen deuteriumin vaihtoon H2S: n ja säännöllisen kevyen veden välillä. Tässä prosessissa on kaksi erillistä saraketta. Yksi sarake on 30°C ja tunnetaan nimellä ”kylmä tower”, kun taas toinen on 130 °C, joka tunnetaan nimellä ”kuuma torni”. Erottaminen tapahtuu kahden eri lämpötilan tasapainon ja tasapainoerojen perusteella. Tasapainon yhtälö on:
tärkein syy, että tämä prosessi toimii on seurausta rikkivetyä kaasu kierrätetään välillä kuuma ja kylmä tornit., Ensimmäinen, raikas vesi virtaa matalan lämpötilan vaiheessa yhdessä deuterium-rikastettu rikkivetyä kaasu. Seurauksena tasapainon ominaisuuksia tässä lämpötilassa, deuterium siirtyy ensisijaisesti päässä rikastettu rikkivetyä veteen, luoda raskasta vettä. Tämä rikastettu vesi otetaan sitten pois, ja enemmän makeaa vettä tulee korkean lämpötilan vaiheessa yhdessä rikkivetykaasun (nyt hieman ehtynyt deuterium). Täällä, mitään deuterium tuoreista vesi liikkuu pääomasijoitusten rikkivetyä kaasu, rikastuttaa sitä., Tämä rikastettu kaasu siirtyy sitten takaisin alhaisen lämpötilan vaiheessa, ja toimii edelleen rikastuttaa raskasta vettä. Normaali korkean lämpötilan vaiheesta peräisin oleva vesi, joka on nyt loppunut, vedetään pois. Kaskadi on sitten perustettu niin ”rikastettu” vesi-vesi enemmän deuteriumia-syötetään kylmään torniin ja rikastetaan uudelleen.