Schweres Wasser ist im schweren Wasserstoffisotop-Wasserstoff hoch bereichertes Wasser; z.B ist schweres in CANDU Reaktoren verwendetes Wasser durch den Wasserstoffatom-Bruchteil um 99.75 % bereichert (in gewöhnlichem Wasser, das Verhältnis des schweren Wasserstoffs zum Wasserstoff ist ungefähr 156 Atome des schweren Wasserstoffs pro Million Wasserstoffatome). Der Begriff "schweres Wasser" ist heute etwas umgangssprachliches und reines schweres Wasser für die Forschung, und kommerzieller Gebrauch wird allgemein gewerblich angeboten, und auf als Oxyd des schweren Wasserstoffs verwiesen. Es ist nicht radioaktiv. Es ist um ungefähr 11 % dichter als Wasser, aber sonst, ist physisch und chemisch ähnlich. Jedoch ist der Unterschied (besonders die biologischen Eigenschaften) größer als in den meisten anderen Isotop-eingesetzten Zusammensetzungen, weil schwerer Wasserstoff unter schweren stabilen Isotopen einzigartig ist, indem er zweimal so schwer ist wie das leichteste Isotop. Dieser Unterschied vergrößert die Kraft des Wasserstoffsauerstoff-Bandes von Wasser, und das ist der Reihe nach genug, um Unterschiede zu verursachen, die für einige biochemische Reaktionen wichtig sind. Der menschliche Körper enthält natürlich schweren Wasserstoff, der zu fünf Grammen schweres Wasser gleichwertig ist, das harmlos ist. Wenn ein großer Bruchteil von Wasser (> 50 %) in höheren Organismen durch schweres Wasser jedoch ersetzt wird, ist das Ergebnis Zellfunktionsstörung und Tod.

Schweres Wasser wurde zuerst 1932 ein paar Monate nach der Entdeckung von schwerem Wasserstoff erzeugt. Mit der Entdeckung der Atomspaltung gegen Ende 1938 und das Bedürfnis nach einem Neutronvorsitzenden, der wenige Neutronen gewonnen hat, ist schweres Wasser ein wichtiger Bestandteil von frühen Kernenergie-Programmen während des Zweiten Weltkriegs (1939-1945) geworden. Teilweise wegen des Übervertrauens des nazistischen Deutschlands auf schwerem Wasser hat es keinen fungierenden Reaktor für die Dauer des Krieges erzeugt. Seitdem ist schweres Wasser ein wesentlicher Bestandteil in einigen Typen des Reaktors, entweder für die Macht oder für Kernwaffe-Isotope, wie Plutonium 239. Diese schweren Wasserreaktoren sind im Vorteil des im Stande Seins, auf natürlichem Uran ohne den Gebrauch von gefährlichen Grafit-Vorsitzenden zu laufen. Modernste Reaktoren verwenden bereichertes Uran und normales "leichtes Wasser" (HO) Vorsitzender.

Andere Bedeutungen

Halbschweres Wasser

Halbschweres Wasser, HDO, besteht, wann auch immer es Wasser mit leichtem Wasserstoff (protium, H) und schwerer Wasserstoff (D oder H) in der Mischung gibt. Das ist, weil Wasserstoffatome (Wasserstoff 1 und schwerer Wasserstoff) zwischen Wassermolekülen schnell ausgetauscht werden. Wasser, das 50 % H und 50 % D in seinem Wasserstoff wirklich enthält, enthält ungefähr 50 % HDO und 25 % jeder von HO, und TUN SIE im dynamischen Gleichgewicht.

In regelmäßigem Wasser ist ungefähr 1 Molekül in 3,200 HDO (ein Wasserstoff in 6,400 ist D). Vergleichsweise, schweres Wasser TUN kommt an einem Verhältnis von ungefähr 1 Molekül in 41 Millionen (d. h., ein in 6,400) vor. Das macht halbschweres Wasser viel üblicher als "normales" schweres Wasser.

Wasser des schweren Sauerstoffes

Wasser, das in den schwereren Sauerstoff-Isotopen O und O bereichert ist, ist auch z.B für den Gebrauch als ein nichtradioaktives isotopic Leuchtspurgeschoss gewerblich verfügbar. Es qualifiziert sich als 'schweres Wasser', indem es dichter ist als normales Wasser (HO ist so dicht, wie TUN, ist HO zwischen HO auf halbem Weg, und TUN SIE), aber wird schweres Wasser selten genannt, da es den schweren Wasserstoff nicht enthält, der gibt, TUN seine ungewöhnlichen biologischen und Kerneigenschaften. Es ist teurer, als wegen der schwierigeren Trennung von O und O TUN.

Physikalische Eigenschaften (im Vergleich mit leichtem Wasser)

Durch die Inspektion offensichtliche physikalische Eigenschaften: Schweres Wasser ist um 10.6 % dichter als gewöhnliches Wasser, ein Unterschied, der nicht sofort offensichtlich ist. Eine der wenigen Weisen, die physisch verschiedenen Eigenschaften des schweren Wassers ohne Ausrüstung zu demonstrieren, soll eine Probe einfrieren und sie in normales Wasser fallen lassen (sie wird sinken). Wenn das Wasser eiskalt ist, kann die höhere schmelzende Temperatur des schweren Eises auch beobachtet werden - es schmilzt an 3.8 °C, und hält sich so sehr gut in eiskaltem normalem Wasser.

Ein frühes Experiment hat nicht den "geringsten Unterschied" im Geschmack zwischen gewöhnlichem und schwerem Wasser gemeldet; andererseits sind Ratten gegeben eine Wahl zwischen destilliertem normalem schwerem und Wasserwasser im Stande gewesen, das schwere Wasser zu vermeiden, das auf dem Geruch gestützt ist, und es kann möglich sein, dass es einen verschiedenen Geschmack hat.

Keine physikalischen Eigenschaften werden für "reines" halbschweres Wasser verzeichnet, weil es als eine Hauptteil-Flüssigkeit nicht stabil ist. Im flüssigen Staat sind einige Wassermoleküle immer in einem ionisierten Staat, was bedeutet, dass die Wasserstoffatome unter verschiedenen Sauerstoff-Atomen wert sein können. Halbschweres Wasser kann durch eine chemische Methode geschaffen werden, aber würde sich zu einer dynamischen Mischung von leichtem 25-%-Wasser, schwerem 25-%-Wasser und halbschwerem 50-%-Wasser schnell verwandeln (jedoch, wenn es in der Gasphase gemacht und direkt zu einem Festkörper eingefroren würde, würde dieses halbschwere Eis stabil sein).

Geschichte

Harold Urey hat den schweren Isotop-Wasserstoff 1931 entdeckt und ist später im Stande gewesen, ihn in Wasser zu konzentrieren. Der Mentor von Urey Gilbert Newton Lewis hat die erste Probe von reinem schwerem Wasser durch die Elektrolyse 1933 isoliert. George de Hevesy und Hoffer haben schweres Wasser 1934 in einem der ersten biologischen Leuchtspurgeschoss-Experimente verwendet, um die Rate des Umsatzes von Wasser im menschlichen Körper zu schätzen. Die Geschichte der Produktion der großen Menge und des Gebrauches von schwerem Wasser in frühen Kernexperimenten wird unten gegeben.

Emilian Bratu und Otto Redlich haben die Autotrennung von schwerem Wasser 1934 studiert.

Wirkung auf biologische Systeme

Verschiedene Isotope von chemischen Elementen haben ein bisschen verschiedene chemische Handlungsweisen, aber für die meisten Elemente sind die Unterschiede zu klein, um zu verwenden, oder sogar zu entdecken. Für Wasserstoff, jedoch, ist das nicht wahr. Die größeren chemischen Isotop-Effekten, die zwischen protium (leichter Wasserstoff) gegen schweren Wasserstoff und Tritium gesehen sind, erscheinen, weil Band-Energien in der Chemie in der Quant-Mechanik durch Gleichungen bestimmt werden, in denen die Menge der reduzierten Masse des Kerns und der Elektronen erscheint. Diese Menge wird in Schwer-Wasserstoffzusammensetzungen verändert (von denen Oxyd des schweren Wasserstoffs am üblichsten und vertraut ist) mehr als für den Ersatz des schweren Isotops in anderen chemischen Elementen. Diese Isotop-Wirkung von schwerem Wasserstoff wird weiter in biologischen Systemen vergrößert, die zu kleinen Änderungen in den lösenden Eigenschaften von Wasser sehr empfindlich sind.

Schweres Wasser ist die einzige bekannte chemische Substanz, die die Periode von circadian Schwingungen betrifft, durchweg die Länge jedes Zyklus vergrößernd. Die Wirkung wird in einzelligen Organismen, grünen Werken, isopods, Kerbtieren, Vögeln, Mäusen und Hamstern gesehen. Der Mechanismus ist unbekannt.

Um ihre Aufgaben durchzuführen, verlassen sich Enzyme auf ihre fein abgestimmten Netze von Wasserstoffobligationen, sowohl im aktiven Zentrum mit ihren Substraten, als auch außerhalb des aktiven Zentrums, um ihre tertiären Strukturen zu stabilisieren. Da ein Wasserstoffband mit schwerem Wasserstoff ein bisschen stärker ist als ein einschließender gewöhnlicher Wasserstoff, in hoch deuterated Umgebung, werden einige normale Reaktionen in Zellen gestört.

Besonders hart geschlagen durch schweres Wasser sind die feinen Bauteile der mitotic Spindel-Bildung, die für die Zellabteilung in eukaryotes notwendig ist. Werke hören auf zu wachsen, und Samen, keimen wenn gegeben, nur schweres Wasser nicht, weil schweres Wasser eukaryotic Zellabteilung aufhört.

Es ist vorgeschlagen worden, dass niedrige Dosen von schwerem Wasser den Altersprozess verlangsamen können, indem sie dem Körper geholfen wird, Oxidative-Schaden über die Isotop-Wirkung zu widerstehen. Eine Mannschaft am Institut für die Biologie des Alterns, das in Moskau gelegen ist, hat ein Experiment durchgeführt, um die Wirkung von schwerem Wasser auf der Langlebigkeit mit Taufliegen zu bestimmen, und hat gefunden, dass, während große Beträge tödlich waren, kleinere Mengen Lebensspanne um bis zu 30 % vergrößert haben.

Wirkung auf Tiere

Experimente in Mäusen, Ratten und Hunden haben gezeigt, dass ein Grad von 25 % deuteration Ursachen (manchmal irreversibel) Sterilität, weil sich weder Geschlechtszellen noch Zygoten entwickeln können. Hohe Konzentrationen von schwerem Wasser (90 %) töten schnell Fisch, Kaulquappen, Plattwürmer und Taufliege. Säugetiere, wie Ratten, in Anbetracht schweren Wassers, um zu trinken, sterben nach einer Woche, wenn sich ihr Körperwasser ungefähr 50 % deuteration nähert. Die Weise des Todes scheint, dasselbe als das in cytotoxic zu sein, der (wie Chemotherapie) oder in akutem Strahlensyndrom vergiftet (obwohl schwerer Wasserstoff nicht radioaktiv ist), und wegen der Handlung von schwerem Wasserstoff im allgemeinen Hemmen der Zellabteilung ist. Es ist für bösartige Zellen toxischer als normale Zellen, aber die erforderlichen Konzentrationen sind für den regelmäßigen Gebrauch zu hoch. Als in Chemotherapie sterben mit dem schwerem Wasserstoff vergiftete Säugetiere an einem Misserfolg des Knochenmarks (Blutung und Infektion) und Darmbarriere-Funktionen (Diarrhöe und flüssiger Verlust).

Trotz der Probleme von Werken und Tieren im Leben mit zu viel schwerem Wasserstoff, prokaryotic Organismen wie Bakterien, die die mitotic Probleme durch schweren Wasserstoff nicht veranlassen lassen, kann angebaut und in völlig deuterated Bedingungen fortgepflanzt werden, auf Ersatz aller Wasserstoffatome in den Bakterienproteinen und der DNA mit dem Isotop des schweren Wasserstoffs hinauslaufend. Der volle Ersatz mit schweren Atom-Isotopen kann in höheren Organismen mit anderen nichtradioaktiven schweren Isotopen vollbracht werden (wie Kohlenstoff 13, Stickstoff 15, und Sauerstoff 18), aber das kann für das stabile schwere Isotop von Wasserstoff nicht getan werden.

Oxyd des schweren Wasserstoffs wird verwendet, um Bor-Neutronfestnahme-Therapie zu erhöhen, aber diese Wirkung verlässt sich auf die biologischen Effekten von schwerem Wasserstoff per se nicht, aber stattdessen auf der Fähigkeit von schwerem Wasserstoff sich zu mäßigen (verlangsamen) Neutronen, ohne sie zu gewinnen.

Giftigkeit in Menschen

Weil es einen sehr großen Betrag von schwerem Wasser nehmen würde, um 25 % bis 50 % Körperwasser eines Menschen zu ersetzen (der der Reihe nach 70 % des Körpergewichts ist) mit schwerem Wasser, ist die zufällige oder absichtliche Vergiftung mit schwerem Wasser zum Punkt der praktischen Missachtung unwahrscheinlich. Für eine Vergiftung würden große Beträge von schwerem Wasser ohne bedeutende normale Wasseraufnahme seit vielen Tagen aufgenommen werden müssen, um irgendwelche erkennbaren toxischen Effekten zu erzeugen.

Mündliche Dosen von schwerem Wasser im Rahmen mehrerer Gramme, sowie schwerem Sauerstoff O, werden in menschlichen metabolischen Experimenten alltäglich verwendet. Sieh doppelt etikettierte Wasserprüfung. Seitdem ein in ungefähr allen 6400 Wasserstoffatomen ist schwerer Wasserstoff, ein 50-Kg-Mensch, der 32 Kg Körperwasser enthält, würde normalerweise genug schweren Wasserstoff (ungefähr 1.1 Gramme) enthalten, um 5.5 Gramme reines schweres Wasser zu machen, so grob ist diese Dosis erforderlich, den Betrag von schwerem Wasserstoff im Körper zu verdoppeln.

Das amerikanische Patent ist für den Gebrauch von schwerem Wasser, um Hypertonie (hoher Blutdruck) zu behandeln. Ein Verlust des Blutdrucks kann das berichtete Vorkommen des Schwindels auf die Nahrungsaufnahme von schwerem Wasser teilweise erklären. Jedoch ist es wahrscheinlicher, dass dieses Symptom der veränderten Vorhallefunktion zugeschrieben werden kann.

Schwere Wasserstrahlenverunreinigungsverwirrung

Obwohl viele Menschen schweres Wasser in erster Linie mit seinem Gebrauch in Kernreaktoren vereinigen, ist reines schweres Wasser nicht radioaktiv. Schweres Wasser der Handelssorte ist wegen der Anwesenheit von Minutenspuren von natürlichem Tritium ein bisschen radioaktiv, aber dasselbe trifft auf gewöhnliches Wasser zu. Schweres Wasser, das als ein Kühlmittel in Kernkraftwerken verwendet worden ist, enthält wesentlich mehr Tritium infolge der Neutronbeschießung des schweren Wasserstoffs im schweren Wasser (Tritium ist eine Gesundheitsgefahr, wenn aufgenommen, in großen Mengen).

1990 ein verstimmter Angestellter am Punkt Lepreau hat das Kernkraftwerk in Kanada eine Probe (geschätzt als über eine "Hälfte der Tasse") von schwerem Wasser von der primären Hitzetransportschleife des Kernreaktoren erhalten, und hat es in den Mitarbeiterwasserkühler geladen. Acht Angestellte haben etwas von verseuchtem Wasser getrunken. Das Ereignis wurde entdeckt, als Angestellte begonnen haben, bioassay Urinproben mit Hochtritium-Niveaus zu verlassen. Die Menge von schwerem beteiligtem Wasser war unter Niveaus weit, die schwere Wassergiftigkeit veranlassen konnten, aber mehrere Angestellte haben erhobene Strahlendosen von Tritium und neutronaktivierten Chemikalien im Wasser erhalten. Das war nicht ein Ereignis der schweren Wasservergiftung, aber eher Strahlenvergiftung von anderen Isotopen im schweren Wasser. Einige Nachrichtenagenturen haben nicht darauf geachtet, diese Punkte zu unterscheiden, und etwas vom Publikum wurde mit dem Eindruck verlassen, dass schweres Wasser normalerweise radioaktiv und strenger toxisch ist, als es ist. Selbst wenn reines schweres Wasser im Wasserkühler unbestimmt verwendet worden war, ist es nicht wahrscheinlich, dass das Ereignis entdeckt worden sein würde oder Schaden zugefügt hat, da, wie man erwarten würde, kein Angestellter viel mehr als 25 % ihres täglichen Trinkwassers von solch einer Quelle bekam.

Produktion

Auf der Erde, deuterated Wasser, HDO, kommt natürlich in regelmäßigem Wasser an einem Verhältnis von ungefähr 1 Molekül in 3200 vor. Das bedeutet, dass 1 in 6400 Wasserstoffatomen schwerer Wasserstoff ist, der 1 Teil in 3200 durch das Gewicht (Wasserstoffgewicht) ist. Der HDO kann von regelmäßigem Wasser durch die Destillation oder Elektrolyse und auch durch verschiedene chemische Austauschprozesse getrennt werden, von denen alle eine kinetische Isotop-Wirkung ausnutzen. (Für mehr Information über den isotopic Vertrieb von schwerem Wasserstoff in Wasser, sieh Wiener Standard Ozeanwasser Bedeuten.)

Der Unterschied in der Masse zwischen den zwei Wasserstoffisotopen übersetzt in einen Unterschied in der Nullpunktsenergie und so in einen geringen Unterschied in der Geschwindigkeit, mit der die Reaktion weitergeht. Sobald HDO ein bedeutender Bruchteil des Wassers wird, wird schweres Wasser mehr überwiegend werden, weil Wassermoleküle Wasserstoffatome sehr oft tauschen. Die Produktion von reinem schwerem Wasser durch die Destillation oder Elektrolyse verlangt eine große Kaskade von stills oder Elektrolyse-Räumen und verbraucht große Beträge der Macht, so werden die chemischen Methoden allgemein bevorzugt. Die wichtigste chemische Methode ist der Sulfid-Prozess von Girdler.

Ein alternativer Prozess, der von Graham M. Keyser patentiert ist, verwendet Laser, um deuterated Hydrofluorkohlenwasserstoffe auswählend abzusondern, um Fluorid des schweren Wasserstoffs zu bilden, das dann durch physische Mittel getrennt werden kann. Obwohl der Energieverbrauch für diesen Prozess viel weniger ist als für den Sulfid-Prozess von Girdler, ist diese Methode wegen des Aufwandes zurzeit unwirtschaftlich, die notwendigen Hydrofluorkohlenwasserstoffe zu beschaffen.

Wie bemerkt, wird auf modernes kommerzielles schweres Wasser fast allgemein verwiesen, und als, Oxyd des schweren Wasserstoffs verkauft. Es wird meistenteils in verschiedenen Rängen der Reinheit, von 98-%-Bereicherung bis schweren 99.75-%-99.98%Wasserstoff enrichement (Kernreaktor-Rang) und gelegentlich noch höher isotopic Reinheit verkauft.

DIE UDSSR/RUSSLAND

Produktion wurde zuerst 1934 in Dnepropetrovsk angefangen, aber wurde während der Operation Barbarossa unterbrochen. Nach 1946 wurden fünf Werke mit der zusammenfassenden jährlichen Produktion von 20 Tonnen gebaut.

Die Vereinigten Staaten

1953 haben die Vereinigten Staaten begonnen, schweres Wasser in Plutonium-Produktionsreaktoren an der Savanne-Flussseite zu verwenden. Der erste von den fünf schweren Wasserreaktoren ist online 1953 gekommen, und das letzte wurde in die kalte Stilllegung 1996 gelegt. Die SRS Reaktoren waren schwere Wasserreaktoren, so dass sie sowohl Plutonium als auch Tritium für das US-Kernwaffenprogramm erzeugen konnten.

Die Vereinigten Staaten haben das Sulfid von Girdler chemischer Austauschproduktionsprozess entwickelt, der zuerst auf einem in großem Umfang an der Dana, Indiana Werk 1945 und am Savanne-Flusswerk, South Carolina 1952 demonstriert wurde. Der SRP wurde von DuPont für den USDOE bis zum 1. April 1989 bedient, an der Zeit die Operation von Westinghouse übernommen wurde.

Indien

Indien ist der größte Erzeuger in der Welt von schwerem Wasser durch seinen Schweren Wasserausschuss und exportiert auch zu Ländern wie die Republik Korea und die Vereinigten Staaten.

Die Entwicklung des schweren Wasserprozesses in Indien ist in drei Phasen geschehen:

Die erste Phase (gegen Ende der 1950er Jahre zur Mitte der 1980er Jahre) war eine Periode der Technologieentwicklung, die zweite Phase war von der Aufstellung der Technologie und Prozess-Stabilisierung (Mitte der 1980er Jahre zum Anfang der 1990er Jahre), und die dritte Phase hat Verdichtung und eine Verschiebung zur Verbesserung in der Produktion und Energiebewahrung gesehen.

Norwegen

1934 hat Norsk Wasserdruckprüfung die erste kommerzielle schwere Wasserpflanze an Vemork, Tinn mit einer Kapazität von 12 Tonnen pro Jahr gebaut. Von 1940 und überall im Zweiten Weltkrieg war das Werk unter der deutschen Kontrolle, und die Verbündeten haben sich dafür entschieden, das Werk und sein schweres Wasser zu zerstören, um deutsche Entwicklung von Kernwaffen zu hemmen. Gegen Ende 1942 hat ein geplanter Überfall durch britische Bordtruppen, beider Segelflugzeug-Unfall gescheitert. Die raiders wurden im Unfall getötet oder nachher von den Deutschen durchgeführt. In der Nacht vom 27. Februar 1943 ist Operation Gunnerside erfolgreich gewesen. Norwegische Kommandotruppen und lokaler Widerstand haben geschafft, klein, aber Schlüsselteile der elektrolytischen Zellen abzureißen, das angesammelte schwere Wasser unten die Fabrikabflussrohre abladend. Das deutsche Kernprogramm war ähnlichen Linien der Forschung als das US-Projekt von Manhattan gefolgt, das schwere Wasser wäre für das Erreichen von Plutonium von einem Kernreaktoren entscheidend gewesen. Die Norsk Wasserdruckprüfungsoperation ist eine der großen Kommandosabotage-Operationen des Krieges.

Am 16. November 1943 haben die verbündeten Luftwaffen mehr als 400 Bomben auf der Seite fallen lassen.

Der verbündete Luftangriff hat die nazistische Regierung aufgefordert, das ganze verfügbare schwere Wasser nach Deutschland für die Aufbewahrung zu bewegen. Am 20. Februar 1944 hat ein norwegischer Partisan das Fährschiff M/F Wasserdruckprüfung versenkt, die schweres Wasser über den See Tinn auf Kosten der Leben der 14 norwegischen Bürger trägt, und der grösste Teil des schweren Wassers wurde vermutlich verloren. Einige der Barrels waren nur halb voll, und konnten deshalb schwimmen, und können geborgen und nach Deutschland transportiert worden sein. (Diese Ereignisse wurden im 1965-Film, Den Helden von Telemark, und auch in einem Niveau von PlayStation 2/Xbox Spiel, Heimliche Waffen Über die Normandie dramatisiert.)

Die neue Untersuchung der Produktion registriert an der Norsk Wasserdruckprüfung und Analyse eines intakten Barrels, das geborgen wurde, 2004 hat offenbart, dass, obwohl die Barrels in dieser Sendung Wasser des pH 14 — bezeichnend für den alkalischen elektrolytischen Verbesserungsprozess enthalten haben — sie hohe Konzentrationen dessen nicht enthalten haben, TUN. Trotz der offenbaren Größe der Sendung war die Gesamtmenge von reinem schwerem Wasser, die meisten Barrels ziemlich klein, die nur schweres reines 0.5-1-%-Wasser enthalten. Die Deutschen hätten insgesamt ungefähr 5 Tonnen schweres Wasser gebraucht, um ein Kernreaktor-Laufen zu bekommen. Das Manifest hat klar angezeigt, dass es nur eine halbe Tonne schweres Wasser gab, das nach Deutschland wird transportiert. Die Wasserdruckprüfung trug zu kleines schweres Wasser für einen Reaktor, ganz zu schweigen von den 10 oder mehr Tonnen musste genug Plutonium für eine Kernwaffe machen.

Israel hat zugelassen, den Reaktor von Dimona mit norwegischem schwerem 1959 verkauftem Wasser zu führen. Durch die Wiederausfuhr mit Rumänien und Deutschland hat Indien wahrscheinlich auch norwegisches schweres Wasser verwendet.

Kanada

Als ein Teil seines Beitrags zum Projekt von Manhattan hat Kanada gebaut und hat 6 Tonnen pro Jahr elektrolytische schwere Wasserpflanze an der Spur v. Chr. bedient, der Operation 1943 angefangen hat.

Die Atomenergie von Canada Limited (AECL) Design des Macht-Reaktors verlangt, dass große Mengen von schwerem Wasser als ein Neutronvorsitzender und Kühlmittel handeln. AECL hat zwei schwere Wasserpflanzen bestellt, die gebaut wurden und im Atlantischen Kanada in der Glace Bucht (durch Schweren Wasserstoff von Canada Limited) und Hafen Hawkesbury, Nova Scotia (durch General Electric Kanada) bedient haben. Diese Werke haben sich erwiesen, bedeutendes Design, Aufbau und Produktionsprobleme zu haben, und so hat AECL den Bruce Schwere Wasserpflanze gebaut (Karte-Position), den es später an die Wasserdruckprüfung von Ontario verkauft hat, um eine zuverlässige Versorgung von schwerem Wasser für zukünftige Kraftwerke zu sichern. Die zwei Werke von Nova Scotia wurden 1985 geschlossen, als sich ihre Produktion erwiesen hat, unnötig zu sein.

Der Bruce Schwere Wasserpflanze in Ontario war die größte schwere Wasserproduktionsstätte in der Welt mit einer Kapazität von 700 Tonnen pro Jahr. Es hat den Sulfid-Prozess von Girdler verwendet, um schweres Wasser zu erzeugen und hat verlangt, dass 340,000 Tonnen Futter-Wasser eine Tonne schweres Wasser erzeugt haben. Es war ein Teil eines Komplexes, der 8 CANDU Reaktoren eingeschlossen hat, die Hitze und Macht für die schwere Wasserpflanze zur Verfügung gestellt haben. Die Seite wurde an Douglas Point in der Nähe von Tiverton, Ontario auf dem See Huron gelegen, wo es Zugang zum Wasser der Großen Seen hatte.

Das Werk von Bruce wurde 1979 beauftragt, schweres Wasser für eine große Zunahme in Ontarios Kernkraft-Generation zur Verfügung zu stellen. Die Werke haben sich erwiesen, bedeutsam effizienter zu sein, als geplant, und nur drei der geplanten vier Einheiten wurden schließlich beauftragt. Außerdem wurde das Kernkraft-Programm verlangsamt und hat effektiv wegen eines wahrgenommenen Überangebots der Elektrizität, später gezeigt angehalten, 1993 vorläufig zu sein. Die verbesserte Leistungsfähigkeit im Gebrauch und der Wiederverwertung von schwerem Wasser plus die Überproduktion an Bruce hat Kanada mit genug schwerem Wasser für seine vorausgesehenen zukünftigen Bedürfnisse verlassen. Außerdem ist der Prozess von Girdler mit großen Beträgen des Wasserstoffsulfids verbunden, Umweltsorgen ausdrückend, wenn es eine Ausgabe geben sollte. Der Bruce schwere Wasserpflanze wurde 1997 geschlossen, nach dem das Werk allmählich demontiert wurde und die Seite, geklärt.

Die Atomenergie von Canada Limited (AECL) erforscht zurzeit andere effizientere und umweltsmäßig gütige Prozesse, um schweres Wasser zu schaffen. Das ist für die Zukunft der CANDU Reaktoren notwendig, da schweres Wasser ungefähr 20 % der Kapitalkosten jedes Reaktors vertritt.

Der Iran

Am 26. August 2006 hat der iranische Präsident Ahmadinejad eine Vergrößerung der schweren Wasserpflanze des Landes in der Nähe von Arak eröffnet. Der Iran hat angezeigt, dass die Schwer-Wasserproduktionsmöglichkeit im Tandem mit einem 40 MW Forschungsreaktor funktionieren wird, der einen vorgesehenen Fertigstellungstermin 2009 hatte.

Pakistan

Die 50 MWt, schwerer natürlicher und Wasseruran-Forschungsreaktor an Khushab, in der Provinz von Punjab, sind ein Hauptelement von Pakistans Programm für die Produktion von Plutonium, schwerem Wasserstoff und Tritium für fortgeschrittene Kompaktsprengköpfe (d. h. thermonukleare Waffen). Pakistan hat geschafft, ein Tritium-Reinigungs- und Lagerungswerk und schweren Wasserstoff und Tritium-Vorgänger-Materialien von zwei deutschen Unternehmen zu erwerben.

Andere Länder

Argentinien ist ein offen erklärter Erzeuger von schwerem Wasser, mit einem Austausch des Ammoniaks/Wasserstoffs gestütztes von der Sulzer Gesellschaft der Schweiz versorgtes Werk.

Rumänien erzeugt schweres Wasser am Drobeta Girdler Sulfid-Werk und exportiert es gelegentlich.

Frankreich hat ein kleines Werk während der 1950er Jahre und der 1960er Jahre bedient.

Anwendungen

Kernkernspinresonanz

Oxyd des schweren Wasserstoffs wird in der Kernkernspinresonanz-Spektroskopie verwendet, wenn das Lösungsmittel von Interesse Wasser ist und das nuclide von Interesse Wasserstoff ist. Das ist, weil das Signal vom Wasserlösungsmittel das Signal vom Molekül von Interesse stören würde. Schwerer Wasserstoff hat einen verschiedenen magnetischen Moment von Wasserstoff und trägt deshalb zum NMR-Signal an der Wasserstoffklangfülle-Frequenz nicht bei.

Organische Chemie

Oxyd des schweren Wasserstoffs wird häufig als die Quelle von schwerem Wasserstoff verwendet, um sich vorzubereiten, spezifisch hat isotopologs von organischen Zusammensetzungen etikettiert. Zum Beispiel können C-H Obligationen neben ketonic carbonyl Gruppen durch C-D Obligationen mit der sauren oder Grundkatalyse ersetzt werden. Trimethylsulfoxonium iodide, der von dimethyl sulfoxide und Methyl iodide gemacht ist, kann von Oxyd des schweren Wasserstoffs wiederkristallisiert, und dann abgesondert werden, um Methyl iodide und dimethyl sulfoxide, beider etikettierter schwerer Wasserstoff zu regenerieren. In Fällen, wo über das spezifische doppelte Beschriften durch schweren Wasserstoff und Tritium nachgedacht wird, muss der Forscher bewusst sein, dass Oxyd des schweren Wasserstoffs, abhängig von Alter und Ursprung, etwas Tritium enthalten kann.

Fourier gestaltet Spektroskopie um

Oxyd des schweren Wasserstoffs wird häufig statt Wassers verwendet, wenn man FTIR Spektren von Proteinen in der Lösung sammelt. HO schafft ein starkes Band, das mit dem amide auf I Gebiet von Proteinen übergreift. Das Band davon TUT wird weg vom amide I Gebiet ausgewechselt.

Neutronvorsitzender

Schweres Wasser wird in bestimmten Typen von Kernreaktoren verwendet, wo es als ein Neutronvorsitzender handelt, um Neutronen zu verlangsamen, so dass sie mit größerer Wahrscheinlichkeit mit dem spaltbaren Uran 235 reagieren werden als mit Uran 238, der Neutronen ohne fissioning gewinnt.

Der CANDU Reaktor verwendet dieses Design. Leichtes Wasser handelt auch als ein Vorsitzender, aber weil leichtes Wasser mehr Neutronen absorbiert als schweres Wasser, müssen Reaktoren mit leichtem Wasser für einen Reaktorvorsitzenden bereichertes Uran verwenden, aber nicht natürliches Uran sonst ist criticality unmöglich. Ein bedeutender Bruchteil von überholten Macht-Reaktoren, wie die RBMK Reaktoren in der UDSSR, wurde mit normalem Wasser für das Abkühlen, aber den Grafit als ein Vorsitzender gebaut. Jedoch hat die Gefahr des Grafits in Macht-Reaktoren (haben Grafit-Feuer teilweise zur Katastrophe von Tschernobyl geführt), zur Unterbrechung des Grafits in Standardreaktordesigns geführt

Weil sie Uran-Bereicherung nicht verlangen, sind schwere Wasserreaktoren von Bedeutung in Rücksichten auf die Kernproliferation. Die Fortpflanzung und Förderung von Plutonium können ein relativ schneller und preiswerter Weg zum Gebäude einer Kernwaffe sein, weil die chemische Trennung von Plutonium vom Brennstoff leichter ist als isotopic Trennung von U-235 von natürlichem Uran.

Unter dem Strom und den vorigen Kernwaffenstaaten haben Israel, Indien und Nordkorea zuerst Plutonium von gemäßigten Reaktoren des schweren Wassers verwendet, die natürliches Uran verbrennen, während das chinesische, Südafrika und Pakistan zuerst Waffen gebaut haben, die hoch bereichertes Uran verwenden.

Jedoch, in den Vereinigten Staaten, der erste experimentelle Atomreaktor (1942), sowie das Projekt von Manhattan Hanford Produktionsreaktoren, die das Plutonium für den Dreieinigkeitstest und die Fetten Mann-Bomben, der ganze verwendete reine Kohlenstoff (Grafit) Neutronvorsitzende erzeugt haben, die mit normalen Wasserabkühlen-Pfeifen verbunden sind, und weder mit bereichertem Uran noch mit schwerem Wasser fungiert haben. Russische und britische Plutonium-Produktion hat auch Grafit-gemäßigte Reaktoren verwendet.

Es gibt keine Beweise, dass schwere Zivilwasserenergie-Reaktoren, wie die Designs von CANDU oder Atucha, für die militärische Produktion von spaltbaren Materialien verwendet worden sind. In Staaten, die Kernwaffen nicht bereits besitzen, ist das Kernmaterial an diesen Möglichkeiten unter dem Schutz von IAEO, um jede solche Ablenkung zu entmutigen.

Wegen seines Potenzials für den Gebrauch in Kernwaffenprogrammen sind der Besitz oder Import/Export von großen Industriemengen von schwerem Wasser der Regierungskontrolle in mehreren Ländern unterworfen. Lieferanten der schweren schweren und Wasserwasserproduktionstechnologie wenden sich normalerweise IAEO (Internationale Atomenergie-Organisation) hat Schutz und materielle Buchhaltung zu schwerem Wasser verwaltet. (In Australien, die Kernnichtweitergabe von Atomwaffen (Schutz) Gesetz 1987.) In den Vereinigten Staaten und Kanada sind Nichtindustriemengen von schwerem Wasser (d. h., im Gramm zur Kg-Reihe) ohne spezielle Lizenz durch chemische Versorgungshändler und kommerzielle Gesellschaften wie der ehemalige Haupterzeuger in der Welt Wasserdruckprüfung von Ontario alltäglich verfügbar. Strom (2006) Kosten eines Kilogramms der 99.98-%-Reaktorreinheit schweres Wasser, ist ungefähr 600 $ bis 700 $. Kleinere Mengen der angemessenen Reinheit (99.9 %) können in chemischen Versorgungshäusern zu Preisen von ungefähr 1 $ pro Gramm gekauft werden.

Neutrino-Entdecker

Sudbury Neutrino Observatory (SNO) in Sudbury, Ontario hat 1000 Tonnen schweres Wasser auf dem Darlehen von der Atomenergie von Canada Limited verwendet. Der Neutrino-Entdecker ist Untergrundbahn in einer Mine, um es vor durch kosmische Strahlen erzeugtem muons zu beschirmen. SNO wurde gebaut, um auf die Frage dessen zu antworten, ob Elektrontyp neutrinos erzeugt durch die Fusion an der Sonne (der einzige Typ sollte die Sonne direkt, gemäß der Theorie erzeugen), im Stande sein könnte, sich in andere Typen von neutrinos unterwegs zur Erde zu verwandeln. SNO entdeckt die Radiation von Cherenkov im Wasser von energiereichen Elektronen, die vom Elektrontyp neutrinos erzeugt sind, weil sie Reaktionen mit Neutronen in schwerem Wasserstoff erleben, sie in Protone und Elektronen verwandelnd (nur die Elektronen bewegen sich schnell genug, um auf diese Weise entdeckt zu werden). SNO entdeckt auch dieselbe Radiation von neutrinoelectron sich zerstreuende Ereignisse, der wieder hohe Energieelektronen erzeugt. Diese zwei Reaktionen werden nur durch den Elektrontyp neutrinos erzeugt. Der Gebrauch von schwerem Wasserstoff ist zur SNO-Funktion kritisch, weil alle drei "Geschmäcke" (Typen) von neutrinos in einem dritten Typ der Reaktion, des Neutrino-Zerfalls, in der ein Neutrino jedes Typs (Elektron, muon, oder tau) Streuungen von einem Kern des schweren Wasserstoffs (deuteron) entdeckt werden können, genug Energie übertragend, den lose bestimmten deuteron in ein freies Neutron und Proton zu zerbrechen. Dieses Ereignis wird entdeckt, wenn das freie Neutron von der Gegenwart der Kl. von NaCl gefesselt ist, der im schweren Wasser absichtlich aufgelöst worden ist, Emission der charakteristischen Festnahme-Gammastrahlung verursachend. So, in diesem Experiment, stellt schweres Wasser nicht nur das durchsichtige Medium zur Verfügung, das notwendig ist, um sich Radiation von Cherenkov zu erzeugen und zu vergegenwärtigen, aber es stellt auch schweren Wasserstoff zur Verfügung, um exotischen mu Typ (μ) und tau (τ) neutrinos, sowie ein nichtabsorbierendes Vorsitzender-Medium zu entdecken, um freie Neutronen vor dieser Reaktion zu bewahren, bis sie von einem leicht entdeckten neutronaktivierten Isotop gefesselt sein können.

Metabolische Rate-Prüfung in der Physiologie/Biologie

Schweres Wasser wird als ein Teil einer Mischung mit HO für einen allgemeinen und sicheren Test der metabolischen Mittelrate in Menschen und Tieren verwendet, die ihre normalen Tätigkeiten erleben. Dieser metabolische Test wird gewöhnlich den doppelt etikettierten Wassertest genannt.

Tritium-Produktion

Tritium ist die aktive Substanz in der selbstangetriebenen Beleuchtung und hat Kernfusion, seinen anderen Gebrauch einschließlich der Autoröntgenografie und das radioaktive Beschriften kontrolliert. Es wird auch im Kernwaffendesign für erhöhte Spaltungswaffen und Initiatoren verwendet. Einige werden in gemäßigten Reaktoren des schweren Wassers geschaffen, wenn schwerer Wasserstoff ein Neutron gewinnt. Diese Reaktion hat einen kleinen Querschnitt (das imaginäre neutrongewinnende Gebiet um den Kern) und erzeugt nur kleine Beträge von Tritium, obwohl man genug Reinigungstritium vom Vorsitzenden rechtfertigt, dem alle wenigen Jahre, um die Umweltgefahr von Tritium zu reduzieren, entkommen.

Das Produzieren von viel Tritium würde auf diese Weise Reaktoren mit sehr hohen Neutronflüssen, oder mit einem sehr hohen Verhältnis von schwerem Wasser zu Kernbrennstoff und sehr niedriger Neutronabsorption durch anderes Reaktormaterial brauchen. Das Tritium würde dann durch die Isotop-Trennung von einer viel größeren Menge von schwerem Wasserstoff, verschieden von der Produktion von Lithium 6 wieder erlangt werden müssen (die vorliegende Methode), wo nur chemische Trennung erforderlich ist.

Die Absorptionskreuz-Abteilung von schwerem Wasserstoff für Thermalneutronen ist 0.52 millibarns (barn=10 M, milli=1/1000), während Sauerstoff-16 0.19 millibarns ist und Sauerstoff-17 0.24 Scheunen ist. O setzt 0.038 % natürlicher Sauerstoff zusammen, den gesamten bösen Abschnitt 0.28 millibarns machend. Deshalb darin TUN mit natürlichem Sauerstoff, 21 % von Neutronfestnahmen sind auf Sauerstoff, sich höher erhebend, weil sich O von der Neutronfestnahme auf O entwickelt. Außerdem strahlt O ein Alphateilchen auf der Festnahme aus, radioaktiven Kohlenstoff 14 erzeugend.

Siehe auch

• Norwegische schwere Wassersabotage
• Kalte Fusion
• Wiener Standard bedeutet Ozeanwasser
• Schwerer Wasserstoff

Links

• Schwere Wasserproduktion, Föderation von amerikanischen Wissenschaftlern
• Schweres Wasser: Ein Führer eines Herstellers für das Wasserstoffjahrhundert
• Ist "schweres Wasser" gefährlich? Gerader Schmiere-Personalbericht. Am 9. Dezember 2003
• Kommentierte Bibliografie für schweres Wasser von der Alsos Digitalbibliothek für Kernprobleme
• Eis soll schwimmen, aber mit ein bisschen schwerem Wasser können Sie Würfel dieses Becken machen