Για τους αγωνιστές της Νορβηγικής Αντίστασης κατά τη διάρκεια του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου, το βαρύ ύδωρ ήταν μια μυστηριώδης ουσία που θεωρούνταν τόσο επικίνδυνη ότι ήταν διατεθειμένοι να θυσιάσουν τις ζωές των συμπατριωτών τους για να την κρατήσουν μακριά από τα ναζιστικά χέρια.
Το βαρύ ύδωρ είναι μια μορφή νερού με μοναδική ατομική δομή και ιδιότητες που απαιτούνται για την παραγωγή πυρηνικής ενέργειας και όπλων. Όπως και το συνηθισμένο νερό-H20, κάθε μόριο από το βαρύ ύδωρ περιέχει δύο άτομα υδρογόνου και ένα άτομο οξυγόνου. Η διαφορά, όμως, βρίσκεται στα άτομα υδρογόνου. Σε συνηθισμένο νερό, κάθε άτομο υδρογόνου έχει μόνο ένα πρωτόνιο στον πυρήνα του. Στο βαρύ νερό, κάθε άτομο υδρογόνου είναι πράγματι βαρύτερο, με ένα νετρόνιο καθώς και ένα πρωτόνιο στον πυρήνα του. Αυτό το ισότοπο του υδρογόνου ονομάζεται δευτέριο, και το πιο επιστημονικό όνομα στο βαρύ ύδωρ είναι οξείδιο του δευτερίου, συντομογραφία D 2 0.
ΠΩΣ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΕΙΤΑΙ ΣΕ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΠΥΡΗΝΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ;
Τα εργοστάσια πυρηνικής ενέργειας εκμεταλλεύονται την ενέργεια των αμέτρητων ατόμων του διαχωρισμού του ουρανίου ή της σχάσης σε μια αλυσιδωτή αντίδραση. Το βαρύ ύδωρ μπορεί να βοηθήσει να διατηρηθεί μια τέτοια αλυσιδωτή αντίδραση. Καθώς κάθε άτομο ουρανίου χωρίζει, εκτοξεύει νετρόνια που μπορούν να χωρίσουν άλλα άτομα. Αλλά τα νετρόνια είναι πολύ πιθανότερο να προκαλέσουν νέα γεγονότα σχάσης εάν επιβραδυνθούν.Έτσι τα άτομα δευτερίου του βαριού ύδατος περιορίζουν αποτελεσματικά τον ρυθμό των νετρονίων χωρίς να τα καταγράφουν.
Οι πυρηνικοί αντιδραστήρες που χρησιμοποιούν βαρέα ύδατα μπορούν να χρησιμοποιήσουν μια μορφή ουρανίου που απαντάται συχνά στη φύση (U-238) αντί να απαιτούν το αποκαλούμενο εμπλουτισμένο ουράνιο, το οποίο περιέχει μεγαλύτερο ποσοστό ατόμων με ευρύ διαχωρισμό ουρανίου (U-235) .
ΕΙΝΑΙ ΕΠΙΚΙΝΔΥΝΟ;
Στη φυσική του κατάσταση, το κοινό ουράνιο (U-238) δεν μπορεί να προκαλέσει καταστροφικές πυρηνικές εκρήξεις. Πρέπει είτε να εμπλουτιστεί - να γίνει περισσότερο συγκεντρωμένο σε μια σπάνια μορφή ουρανίου (U-235) - είτε να μετατραπεί σε πλουτώνιο (Pu-239). Το βαρύ ύδωρ μπορεί να διαδραματίσει κάποιο ρόλο στην αναπαραγωγή πλουτωνίου από κοινό ουράνιο. Σε πυρηνικό αντιδραστήρα βαρέως ύδατος, όταν τα νετρόνια βομβαρδίζουν U-238, μερικά άτομα ουρανίου απορροφούν ένα επιπλέον νετρόνιο και μετατρέπονται σε Pu-239.
Την παραμονή του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου, οι επιστήμονες, τόσο στη Γερμανία όσο και στη Μεγάλη Βρετανία, συνειδητοποίησαν ότι το βαρύ νερό θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί με αυτόν τον τρόπο για να κάνει πυρηνικά όπλα. Και επειδή αυτό το δυναμικό εξακολουθεί να υπάρχει σήμερα, ο Διεθνής Οργανισμός Ατομικής Ενέργειας και διάφορες εθνικές κυβερνήσεις παρακολουθούν την παραγωγή και τη διανομή βαρέος ύδατος.
ΠΟΙΕΣ ΧΩΡΕΣ ΤΟ ΠΑΡΑΓΟΥΝ;
Όταν η Norsk Hydro άρχισε να παράγει βαρέα νερά το 1934, η Νορβηγία έγινε η πρώτη χώρα με εμπορικό εργοστάσιο βαρέων υδάτων. Η ναζιστική εισβολή στη Νορβηγία το 1940 μεταβίβασε τον έλεγχο του εργοστασίου - και του μεγαλύτερου μέρους του βαρέος ύδατος στον κόσμο - στη Γερμανία. Στις αρχές της δεκαετίας του 1940, οι συμμαχικές χώρες εντάχθηκαν στον αγώνα για βαρύ ύδωρ και μέχρι το 1944 το έργο του Μανχάταν είχε κάνει 20 τόνους του πολύτιμου υγρού, αρκετό για να γεμίσει τον πρώτο πυρηνικό αντιδραστήρα βαρέος ύδατος.
Το πρόγραμμα ατομικών όπλων της Αμερικής στηριζόταν τελικά περισσότερο σε γραφίτη παρά σε βαρέα ύδατα σε πυρηνικούς αντιδραστήρες, αλλά οι Ηνωμένες Πολιτείες συνέχισαν να παράγουν βαρύ νερό για στρατιωτική χρήση από τη δεκαετία του '40. Σήμερα, ο Καναδάς και η Ινδία, που βασίζονται σε πυρηνικούς σταθμούς βαρέως ύδατος για ηλεκτρική ενέργεια, κάνουν το πιο βαρύ νερό. Άλλες χώρες με εγκαταστάσεις παραγωγής βαρέων υδάτων περιλαμβάνουν την Αργεντινή, το Ιράν, τη Ρουμανία και τη Ρωσία.
ΠΩΣ ΤΟ ΑΝΑΚΑΛΥΨΑΝ;
Το 1913, οι χημικοί Arthur Lamb και Richard Leen στο Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης προσπάθησαν να βρουν μια οριστική αξία για την πυκνότητα καθαρού νερού, αλλά παρά τα σχολαστικά πειράματα, συνέχισαν να παίρνουν ποικίλα αποτελέσματα. Η «αποτυχία» τους ήταν, αναδρομικά, σημαντική απόδειξη για την ύπαρξη τόσο στο βαρύ ύδωρ όσο και ισοτόπων - ατόμων ενός στοιχείου που έχουν τον ίδιο αριθμό πρωτονίων αλλά διαφορετικό αριθμό νετρονίων και συνεπώς διαφορετικά βάρη. Την ίδια χρονιά, ανεξάρτητα, προτάθηκε για πρώτη φορά η έννοια ενός ισοτόπου.
Μέχρι το 1931, η ύπαρξη ισότοπων καθιερώθηκε σταθερά και ο Harold Urey στο Πανεπιστήμιο Columbia μαζί με τον συνάδελφό του Τζορτζ Μέρφι, είδαν για πρώτη φορά το βαρύτερο δευτέριο ισότοπου υδρογόνου χρησιμοποιώντας μια τεχνολογία που ονομάζεται φασματοσκοπία. Στη συνέχεια αποστάξαν δευτέριο από υγρό υδρογόνο, εξασφαλίζοντας την απόδειξη της ύπαρξής του. Ο Urey κέρδισε το Βραβείο Νόμπελ Χημείας το 1934 για να ανακαλύψει το δευτέριο, το βασικό συστατικό του βαρέος ύδατος.
Η Norsk Hydro, η οποία ήδη χρησιμοποίησε ηλεκτρολυτικά κύτταρα στις αρχές της δεκαετίας του 1930 για να κάνει λίπασμα, εκμεταλλεύτηκε την ευκαιρία να κατασκευάσει βαρύ νερό σε βιομηχανική κλίμακα. Μέχρι το 1935, η νορβηγική εταιρεία μετέφερε βαριά ύδατα σε επιστήμονες σε ολόκληρη την Ευρώπη που τα ήθελαν για τη φυσική, τη χημεία και τη βιοϊατρική έρευνα. Σήμερα, το βαρύ ύδωρ απομονώνεται με διάφορους τρόπους, συμπεριλαμβανομένης μιας μεθόδου απόσταξης παρόμοιας με την παρασκευή κονιάκ από το κρασί. Άλλες μέθοδοι εκμεταλλεύονται τις διαφορετικές συγγένειες που έχουν το δευτέριο και το υδρογόνο για διάφορες ενώσεις.
Δημοσίευση σχολίου
Blogger Facebook