重水
重水は、通常の水素の代わりに重水素（重水素とも呼ばれる）を含む水です。 また、2H2OまたはD2Oとして書くことができます。重水素は、重水素の各原子が陽子と中性子を含むので、通常は水に存在する水素とは異なり、より一般的に発生する水素は陽子のみを含んでいるため、プロチウムとして知られています。
重水は自然に発生しますが、通常の水よりもはるかに少ない量で発生します。, およそ、すべての二十万の水分子のための一つの水分子は重水です。 重水素は安定同位体であるため、重水は放射性ではありません。
原子炉に有用であることに加えて、重水はまた、サドベリーニュートリノ天文台で太陽からのニュートリノを検出するためにカナダで使用されており、亜原子物理学に重要な洞察を提供している。
減速材としての使用
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核分裂炉では、効果的な核分裂連鎖反応が起こるように中性子を減速させなければなりません。, 中性子を減速させるこのプロセスは節度として知られており、これらの中性子を減速させる材料は中性子減速材として知られています。 重水は、天然ウランを使用して原子炉を動作させることを可能にする使用することができる二つの減速材の一つです。 もう一つのモデレーターは黒鉛です。
重水原子炉は、その冷却材および減速材として重水を利用する。 重水素は水素よりも少ない中性子を吸収するため減速材として働き、核分裂反応では中性子が連鎖反応を行う必要があるため、非常に重要です。, 重水は沸騰しないで高温で作動できるように沸点を高める重圧の下で保たれます。 CANDU原子炉は減速材として重水を利用しているため、濃縮ウランを必要とせず、むしろ自然状態のウランを使用することができる。
プロダクション
重水のコストは重水炉の建設コストのかなりの部分ですが、原子炉を運転するのがより安くなります（ウラン濃縮は不要なので）。 技術的に言えば、重水素は特定のプロセスで”作られる”のではなく、重水の分子は、ガードラー硫化プロセスにおいてH2Oまたは単重水化水を含む大量の水から分離される（これは次の二つの段落で詳細に説明される）。 重くない水は捨てられ、”枯渇した水”として知られています。, 水を電気分解して、重水素とともに通常のガスを含む酸素と水素を作るときに別の方法が存在します。 次いで、水素を液化して蒸留して二つの成分を分離し、重水素を酸素と反応させて重水を形成する。
重水の生産には高度なインフラが必要であり、アルゼンチン、カナダ、インド、ノルウェーでは重水が積極的に生産されている。 最大の工場はカナダのブルース工場であったが、閉鎖された。, 技術的には、重水と水の沸点にわずかな違いがあるので、この違いは重水を抽出するときに利用することができます。 しかしながら、重水素はそのような少数で存在するので、かなりの量の重水素を得るためには膨大な量の水を沸騰させる必要があるであろう。 これは、燃料や電気の多くを必要とするので、代わりに施設は、両者の間の化学的差異を利用します。 重水を作り出すための最も重要な化学方法はGirdlerの硫化プロセスです。,
ガードラー硫化物プロセスは、H2Sと通常の軽水との間の重水素の交換に基づいて動作する方法です。 このプロセスでは、二つの別々の列があります。 一方のカラムは30°Cで、”コールドタワー”と呼ばれ、もう一方のカラムは130°Cで、”ホットタワー”と呼ばれます。 分離は、二つの異なる温度での平衡および平衡の違いに基づいて起こる。 平衡方程式は次のとおりです。
このプロセスが機能する主な理由は、硫化水素ガスが高温タワーと冷たいタワーの間で循環された結果です。, まず、淡水は重水素富化硫化水素ガスとともに低温ステージに流れ込みます。 この温度での平衡特性の結果として、重水素は濃縮された硫化水素から水に優先的に移動し、重水を生成する。 この濃縮された水はその後取り出され、より多くの淡水は硫化水素ガス（現在は重水素でわずかに枯渇している）と共に高温段階に入る。 ここでは、淡水からの重水素は優先的に硫化水素ガスに移動し、それを豊かにする。, この濃縮されたガスは、その後低温段階に戻り、重水をさらに豊かにするために働く。 現在は枯渇している高温段階からの通常の水が引き出されます。 その後、カスケードが設定されるので、”濃縮された”水—より多くの重水素を含む水—が冷たい塔に供給され、再び濃縮される。