Raskas vesi

Raskas vesi on vettä, jossa merkittävä osa deuterium isotooppi vety, sekä deuteriumoksidia, D 2O tai H2O, tai deuteriumoksidiin ja setä, HDO tai HHO. Fyysisesti ja kemiallisesti, se on kuin vesi, H2O; veteen, suhde deuterium-vety noin 156 ppm.

Raskas vesi on vettä, joka on erittäin deuteriumrikasteiset, enintään 100% D 2O. Isotooppikorvaus kanssa deuterium muuttaa sidosenergian vetysidos-happi veden, muuttamalla fysikaaliset, kemialliset ja erityisesti biologisia ominaisuuksia. Raskas vesi puhdas ei ole radioaktiivista ja on noin 11%, vettä tiheämpi.

Historia

Raskas vesi eristettiin ensimmäistä kertaa veden normaalin vuonna 1933 Gilbert Lewis elektrolyysin. George de Hevesy ja Hoffer käytti sitä vuonna 1934 raskaan veden yhdeksi ensimmäiset kokeilut kuin biologinen merkkiaine arvioida nopeus veden vaihto ihmiskehossa.

Löytämisen ydinfission lopussa 1938, ja tarve neutroni moderaattori joka jää muutaman neutroneja, raskas vesi on tullut tärkeä osa ensimmäisen ydinvoimaohjelmia toisen maailmansodan aikana. Natsi-Saksan ei pystynyt rakentamaan ydinreaktorin toiminnan sodan aikana osittain siksi rajallisesta saatavuudesta raskaan veden. Sittemmin raskas vesi on olennainen osa suunnittelussa joidenkin ydinreaktoreiden, sekä sähkön tuotantoon ydinvoiman isotooppeja, kuten plutonium-239. Useimmat ydinreaktorit nykyajan liiketoiminnan kanssa rikastettua uraania hyödyntää normaali "kevyt vesi" varten neutroni maltillisesti.

Vertailu raskaan veden ja valo vesi

Tuotanto

Raskas vesi, D 2O, löytyy luonnollisesti normaali sekoitetaan veteen määränä noin 1 osa 20000000 molekyylejä tavallista vettä. Huomaa, että koska ero ominaispaino raskaan veden taipumus keskittyä Ocean kerroksessa.

Olet yleensä saadaan erottamalla se tislaamalla demineralisoitua vettä; koska vain pieni ero kiehumispisteessä kuin vesi valo, prosessi on melko pitkä ja vaatii tislauskolonnien ja erittäin korkea refluksointisuhteen korkea. Toinen hyvin yleinen, ja erittäin kätevä, jos sinulla on sähköä pienemmillä kustannuksilla, käyttää valo vesi elektrolyysin. Muut menetelmät käyttää erilaisia ​​prosesseja kemialliseen vaihtoon, koska prosessi sulfidi Girdler kehittämä Yhdysvaltojen 1940-luvulla ja sen jälkeen soveltaa teollisessa mittakaavassa.

Sovellukset

Neutron Moderaattori

Tämä aine on tärkeä rooli tekniikan ydinfission, erityisesti reaktorit PHWR, koska vaikka se on yksi kapasiteetti hillitsevä, vähemmän kuin vesi valo kaapata vähemmän neutronien suhteen jälkimmäisen, että deuterium on erittäin huono neutroni vaimentimen kuin vety. Neutronit "lämpö" ovat ns koska niiden kineettinen energia on verrattavissa liittyvät lämpö- liikkeen ytimien materiaali lämpötilassa. Säätö energiansa tällä tasolla, jonka avulla sanoi moderaattori, lisää todennäköisyyttä, että neutroni on vangiksi ydin fissio määrittämiseksi, tästä syystä tämä hillitsevä aine on läsnä ydinreaktoreissa, lämpö. Muun tyyppisissä ydinreaktoreiden sijasta raskaan veden käyttäen grafiitti tai valo vesi vähentää nopeutta neutronien. Myös käyttävien reaktorien nopeiden neutronien, ja siksi on vähemmän raskas vesi ja muut keinot hidastunee.

Alempi nopeus neutronien on tarpeen lisätä ns poikkileikkaus kohde ytimen, joka edustaa todennäköisyyttä, että neutroni kuoppia uraanin tumassa ja siten voi aiheuttaa fissio sama. Jotta ymmärtäisimme paremmin tätä käsitettä voit yrittää käyttää analogisesti luoteja potkut konekivääri asennettu potkuri kone: enemmän luoteja ovat nopeita ja sitä pienempi mahdollisuus, että törmätä potkuri; kun he ovat hitaita, aika kulkee tiellä potkurin voi lyödä tätä.

Ydinmagneettinen resonanssi

Deuteriumoksidi käytetään magneettikuvaus huolestuneita, kun liuotin on vesi ja nuklidin kyseessä on vety. Tämä johtuu siitä, että signaali on normaali vesi olisi häiritä signaalin tutkittavan molekyylin. Deuterium on, itse asiassa, magneettinen momentti on erilainen kuin vety, ja se ei edistä yleistä signaalin MRI resonanssitaajuuden vetyä.

Orgaaninen kemia

Deuteriumoksidi käytetään usein lähteenä deuteriumia valmistamiseksi isotooppien nimenomaan "merkintä" asemissa, että orgaaniset yhdisteet ovat miehittäneet tahansa vetyatomi. Esimerkiksi, CH joukkovelkakirjojen vieressä ketoryhmän voidaan korvata -CD käyttäen happokatalyysiä tai emäksisiä yksi. Trimetyylisulfoksoniumjodidia, joka koostuu dimetyylisulfoksidia ja metyylijodidia voidaan kiteyttää uudelleen deuteriumoksidi, ja sitten erottaa uudistua metyylijodidia ja dimetyylisulfoksidi, molemmat merkitty deuteriumia. Tapauksissa, joissa on tarpeen määritellä "kaksinkertainen merkintä" kanssa deuterium ja tritium, tutkijan on tiedostettava, että deuteriumoksidi, iän ja alkuperän, saattavat sisältää pieniä määriä tritiumia.

Spektroskopia Fourier-muunnos

Deuteriumoksidi käytetään usein sijasta vettä kokoelma FTIR-spektrit liuoksen proteiinien. Bändi johdettu D 2O siirretään alueelta amidi I.

Neutrino ilmaisin

Sudbury Neutrino observatorio kaupungin Sudbury, Ontario, käyttää tuhansia tonnia raskasta vettä kanadalaisen AECL. Neutriino ilmaisin sijaitsee kaivoksen syvyydessä yli kaksi kilometriä, jotta kallion suodattaa myonit tuottama kosmiset säteet. SNO rakennettiin onko elektroni neutriinot voivat, matkalla Maahan, muuttaa muuntyyppisiä neutriinot. SNO paljastaa Cerenkov säteily vedessä aiheuttama energian korkea elektronit tuotetaan elektroni neutriinot kun meneillään reaktioita neutronien deuterium, muuntamalla ne protoneja ja elektroneja. SNO havaitsee myös sama säteily johtuvat neutronisirontaa tapahtumia / elektroni, mikä taas tuottaa elektroneja energian korkea. Nämä kaksi reaktiota valmistetaan vain elektronin neutriinot. Käyttö deuteriumia on ratkaiseva tehtävä SNO, koska kolme neutriinoja voidaan havaita kolmasosa tyyppinen reaktio, hajoamisen neutriinoteleskooppi, jossa neutriinon tahansa, antaa sironta deuteriumatomilla tuma, siirtämällä tarpeeksi energiaa rikkoa heikosti sidottuja deuteronin osaksi neutroni ja protoni ilmainen. Tämä tapahtuma on havaittu, kun vapaa neutroni imeytyy ioni Cl läsnä natriumkloridia liuotetaan tarkoituksella raskas, aiheuttaa päästöjä ominaisuus gammasäteitä kaapata. Siten, tässä kokeessa, raskas vesi ei vain läpinäkyvä keskipitkän tarvitaan tuottamaan ja ilmeinen Cerenkov säteilyä, mutta myös deuterium paljastaa neutriinoja eksoottisia μ ja τ, sekä keinona moderaattori ei-imukykyinen estämiseksi vapaita neutroneja olisi saavutettava tässä reaktiossa, kunnes ne voivat imeytyä isotooppi aktivoitu helppo havaita.

Testaus aineenvaihduntaa fysiologian / biologia

Raskas vesi käytetään osana seoksena H2O yhteinen testi ja kiinnitä aineenvaihdunta kiihtyy keskimäärin ihmisillä ja eläimillä, jotka suorittavat normaalia toimintaa. Tämä metabolinen testi on yleensä kutsutaan "kaksoisleimattua vesi testi".

Tuotanto tritiumia

Tritium on käytetty tehoaine valaistus tritiumia ja hallitun ydinfuusion, muiden käyttötapoja ovat autoradiografialla ja sen käyttöä radioaktiivista merkkiainetta. Sitä käytetään myös ydinaseiden tuotantoon ja tehostettava alullepanijoista neutroneja. Tietty määrä tritiumia luodaan raskaan veden reaktoreissa kun deuteriumia kaappaa neutroneja. Tämä reaktio on pieni poikkileikkaus ja tuottaa vain pieniä määriä tritiumia, vaikka riitä perusteeksi välillä puhdistaa moderaattori pienentää ympäristöriskien vuotaa tritiumia.

Tuotanto suuria määriä tritiumia tällä tavalla edellyttäisi reaktorit erittäin korkea fluence neutroni, tai erittäin korkea suhde raskaan veden ja ydinpolttoaineen ja erittäin alhainen neutroni imeytymistä toisen materiaalin reaktorin. Jälkeenpäin sinun tulee palauttaa tritiumia isotooppisella erottaminen suurempi määrä deuterium, eri tuotannon alhainen kuin litium-6, jossa se on tarpeen vain kemiallinen erottaminen.

Poikkileikkaus deuterium lämpö- neutronien on 0,52 millibarn, kun taas happi-16 on 0,19 millibarn ja happea 17 0.24 navetta. O on 0,038% luonnollista happea, joka tuottaa koko poikkileikkauksen 0.28 millibarn. Joten D 2O luonnon happea, 21% neutronikaappausvaikutusalat tapahtuu happi, kasvaa yhä enemmän O tuotteen vangitsemisen jälkeen neutronien O. Lisäksi O lähettää hiukkanen α kanssa kaapata, tuottavat hiili-14 radioaktiivista.

Myrkyllisyys

Kokeet suoritettiin hiirillä, rotilla ja koirilla osoittivat, että ehtyminen fysiologisen sisällön valon vettä määrin deuterointikohdaksi 25%, johtuen palkkaamista raskaan veden, myös aiheuttaa pysyvää hedelmättömyyttä vuoksi mahdotonta sukusolujen ja zygotes kehittää. Korkeat pitoisuudet raskaan veden nopeasti tappaa kaloja, nuijapäitä, flatworms, ja Drosophila. Antamalla raskas vesi nisäkkäitä kuten rotat useita päiviä, ne kuolevat jälkeen seuraavan viikon deuterointikohdaksi noin 50% niiden vesipitoisuus. Kuolinsyy näyttää johtuvan myrkytyksen sytotoksisten.

Ihmisillä myrkyllisiä vaikutuksia saattaa esiintyä pitkäaikaisen saanti raskaan veden, vaatii suurempi määrä deuterointikohdaksi vettä elimistöön. Erityisesti ottaen huomioon keskimääräinen määrä normaali vettä, joka koostuu kehon ja korvaaminen normaali keskimääräinen tuotto valoa veden kanssa sama määrä raskaan veden, kun vähintään 5 päivää nousisi 25% deuterointikohtaa ja noin 11 päivää nousisi 50% ilmenemismuodot huonovointisuus tietyn vakavuuden ja kuoleman riskiä 2 viikon jatkuvan saannin. Hypoteettinen myrkytys voisi torjua antamalla keittosuolaliuosta laskimoon korvata raskas vesi pelkällä vedellä.

Massakulttuurin

  • Heroes of Telemark 1965 ohjaama elokuva Anthony Mann.
  • Rikokset BarLume, televisiosarjojen 2013 ohjaama Eugenio Cappuccio.
  0   0

Aiheeseen Liittyvät Artikkelit

Kommentit - 0

Ei kommentteja

Lisääkommentti

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Merkkiä jäljellä: 3000
captcha