Википедия

Тяжёлая вода: различия между версиями

Интерактивная навигация по истории
[отпатрулированная версия][отпатрулированная версия]
← Предыдущая правкаСледующая правка →
Содержимое удалено Содержимое добавлено
ВизуальныйВики-текст
оформление, дополнение
→‎История открытия: ё, стилевые правки
Строка 36:
 
== История открытия ==
Молекулы тяжёловодородной воды были впервые обнаружены в природной воде [[Юри, Гарольд Клейтон|Гарольдом Юри]] в [[1932 год]]у, за что ученыйучёный был удостоен Нобелевской премии по химии в 1934 году. А уже в [[1933 год]]у [[Льюис, Гилберт Ньютон|Гилберт Льюис]] выделил чистую тяжёловодородную воду. При электролизе обычной воды, содержащей наряду с обычными молекулами воды незначительное количество молекул тяжёлой (D<sub>2</sub>O) и полутяжёлой (НОDНDО) воды, образованных тяжёлым изотопом водорода, остаток постепенно обогащается молекулами этих соединений. Из такого остатка после многократного повторения электролиза [[Льюис, Гилберт Ньютон|Льюису]] в 1933 г. впервые удалось выделить небольшое количество воды, состоящей почти на 100 % из молекул соединения кислорода с дейтерием и получившей название тяжёлой. Этот способ производства тяжёлой воды остаётся основным и сейчас, хотя используется в основном на окончательной стадии обогащения от 5—10 % до >99 % (см. ниже).
 
После открытия в конце 1938 года [[Деление ядра|деления ядер]] и осознания возможности использования цепных ядерных реакций деления, индуцированных нейтронами, возникла необходимость в замедлителе нейтронов — веществе, позволяющем эффективно замедлять нейтроны, не теряя их в реакциях захвата. Наиболее эффективно нейтроны замедляются лёгкими ядрами, и самым эффективным замедлителем должны были бы быть ядра обычного водорода (протия), однако они обладают высоким [[Сечение захвата нейтронов|сечением захвата нейтронов]]. Напротив, тяжёлый водород захватывает очень мало нейтронов (сечение захвата тепловых нейтронов у протия в более чем 100 тысяч раз выше, чем у дейтерия). Технически наиболее удобным соединением дейтерия является тяжёлая вода, причём она способна также служить теплоносителем, отводя выделяющееся тепло от области, где происходит цепная реакция деления. С самых ранних времён ядерной энергетики тяжёлая вода стала важным компонентом в некоторых реакторах, как энергетических, так и предназначенных для наработки изотопов плутония для ядерного оружия. Эти так называемые [[Тяжеловодный ядерный реактор|тяжеловодные реакторы]] имеют то преимущество, что могут работать на природном (необогащённом) уране без использования графитовых замедлителей, которые на этапе вывода из эксплуатации могут представлять опасность взрыва пыли и содержат наведённую радиоактивность ([[углерод-14]] и ряд других радионуклидов)<ref>http://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/ngwm-cd/PDF-Files/paper%2017%20%28Holt%29.pdf</ref>. Однако в большинстве современных реакторов используется обогащённый уран с нормальной «лёгкой водой» в качестве замедлителя, несмотря на частичную потерю замедленных нейтронов.
Строка 98:
== Некоторые сведения ==
{{trivia}}
Тяжёлая вода накапливается в остатке [[электролит]]а при многократном [[электролиз]]е воды. На открытом воздухе тяжёлая вода быстро поглощает пары обычной воды, поэтому можно сказать, что она [[гигроскопичность|гигроскопична]]. Производство тяжёлой воды очень энергоёмко, поэтому её стоимость довольно высока. В 1935 году, сразу после открытия тяжёлой воды, её цена составляла ориентировочно {{nobr|19 долларов}} за грамм<ref>{{cite web|url=http://www.sciencenews.org/view/generic/id/337536/description/Pharmacologist_drinks_heavy_water_in_experiment|title=Pharmacologist drinks heavy water in experiment|date=February 9, 1935|publisher=Science News Staff|lang=en|accessdate=2013-09-07}}</ref>). В настоящее время тяжёлая вода с содержанием дейтерия {{nobr|99 ат.%}}, продаваемая поставщиками химических реактивов, при покупке {{nobr|1 кг}} сто́ит около {{nobr|1 евро}} за грамм<ref>[http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/435767?lang=en Deuterium oxide, 99 atom % D | D2O | Sigma-Aldrich<!-- Заголовок добавлен ботом -->]</ref>, однако эта цена относится к продукту с контролируемым и гарантированным качеством химического реактива; при снижении требований к качеству цена может быть на порядок ниже.
 
Среди населения бытует [[городские легенды|миф]] о том, что при длительном кипячении природной воды концентрация тяжёлой воды в ней повышается, что якобы может вредно сказаться на здоровье{{нет АИ|01|07|2011}}. В действительности же реальное повышение концентрации тяжёлой воды при кипячении ничтожно. Академик [[Петрянов-Соколов, Игорь Васильевич|Игорь Васильевич Петрянов-Соколов]] как-то подсчитал, сколько воды должно испариться из чайника, чтобы в остатке заметно повысилось содержание дейтерия. Оказалось, что для получения {{nobr|1 литра}} воды, в которой концентрация дейтерия равна 0,15 %, то есть всего в {{nobr|10 раз}} превышает природную, в чайник надо долить в общей сложности 2,1{{e|30}} тонн воды, что в 300 млн раз превышает массу Земли<ref>{{cite web|url=http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/DETERI_I_TYAZHELAYA_VODA.html?page=0,2|title=Тяжелая вода|author=Илья Леенсон|publisher=Энциклопедия Кругосвет|accessdate=2013-09-07}}</ref>. Гораздо сильнее сказывается на вкусе и свойствах воды при кипячении повышение концентрации растворённых солей, переход в раствор веществ из стенок посуды и термическое разложение органических примесей.
 
== Получение ==
Стоимость производства тяжёлой воды определяется затратами энергии. Поэтому при обогащении тяжёлой воды применяют последовательно разные технологии — вначале пользуются более дешёвыми технологиями, с бо́льшими потерями тяжёлой воды, но более дешёвыми, а в конце — более энергозатратными, но с меньшими потерями тяжёлой воды.
 
С 1933 по 1946 годы единственным применявшимся методом обогащения был [[электролиз]]. В последующем появились технологии [[ректификация|ректификации]] жидкого водорода и изотопного обмена в системах: [[водород]] — жидкий [[аммиак]], водород — вода и, [[сероводород]] — вода. Современное массовое производство во входном потоке использует воду, дистиллированную из электролита цехов получения электролитического водорода, с содержанием 0,1—0,2 % тяжёлой воды.
 
На первой стадии концентрирования применяется двухтемпературная противоточная [[сероводород]]ная технология изотопного обмена, выходная концентрация тяжёлой воды 5—10 %. На второй — каскадный электролиз раствора щёлочи при температуре около 0 °C, выходная концентрация тяжёлой воды 99,75—99,995 %.
Строка 119:
В некоторых странах (например, в Австралии) коммерческий оборот тяжёлой воды поставлен под государственные ограничения, что связано с теоретической возможностью её использования для создания «несанкционированных» реакторов на природном уране, пригодных для наработки [[Оружейный плутоний|оружейного плутония]].
 
== Другие виды тяжёлыхтяжёлой водводы ==
 
=== Полутяжёлая вода ===
Источник — https://ru.wikipedia.org/wiki/Тяжёлая_вода