Nehéz a víz a legfontosabb, hogy egyik típusú reaktor, amelyben plutónium lehet nemesített természetes urán. Mint ilyen, a nehézvíz előállítását mindig is figyelemmel kísérték, az anyagot pedig exportvezérelték. Ezenkívül a deutérium forrása elengedhetetlen a trícium és a 6lid előállításához, a termonukleáris fegyverek két összetevőjéhez., Egy nagy mennyiségű nehézvizet kereső nemzet valószínűleg egy reaktor mérséklésére akarja felhasználni az anyagot, és plutónium előállítását tervezheti. A Kanadában tervezett és épített CANDU (Kanadai Deutérium-urán) reaktorokat azonban kereskedelmi áramtermelésre használják.

Ddeuterium, 2H, egy atom, amelynek magja egy neutronot tartalmaz, maga a neutron előtt fedezték fel. 1931-ben a legtöbb tudós úgy gondolta, hogy az izotópok eltérő súlya az “atomelektronokhoz” kötött extra protonok miatt következett be.,”Abban az évben, a Columbia Egyetemen, Harold Urey megtalálta a 2H spektrális vonalait a kereskedelmi hidrogéngázban, és hálaadáskor néhány köbcentiméter koncentrált folyékony hidrogénben azonosította. 1932 februárjában az angliai Cambridge-ben James Chadwick fedezte fel a neutronokat-Irène-től és Frédéric Joliot-Curie-től vette a jelet, akik megfigyelték a neutronok hatásait, de félreértelmezték őket.

a deutérium fizikailag annyira különbözik a szokásos hidrogéntől (nagyjából kétszer akkora, mint egy dolog), hogy a vegyészek lelkesen fordították rá a figyelmüket., Vajon mi a különbség a deutérium helyett közönséges hidrogén lehet, hogy a viselkedés a kémiai vegyületek; mi a hatása a növények, állatok, víz, két deutérium atomok per molekula lehet; de még milyen terápiás lehetséges ez szó szerint a nehéz víz is rendelkeznek.

nehézvíz, D2O, olyan víz, amelyben mindkét hidrogénatomot deutériumra cserélték, amely egy protont és egy neutronot tartalmazó hidrogén izotópja. Természetesen jelen van a vízben, de csak kis mennyiségben, kevesebb, mint 1 rész 5000-ben., A nehézvíz egyike annak a két fő moderátornak, amelyek lehetővé teszik az atomreaktor számára, hogy üzemanyagként természetes uránnal működjön. A másik moderátor a reaktor minőségű grafit (grafit, amely kevesebb, mint 5 ppm bórt tartalmaz, sűrűsége meghaladja az 1,50 g/cm-t 3). Az első atomreaktor 1942-ben épült, használt grafit, mint a moderátor; német erőfeszítések a második világháború alatt koncentrált a nehéz víz mérsékelt egy reaktor a természetes urán.,

a nehézvíz jelentősége a nukleáris proliferátor számára az, hogy még egy utat biztosít a fegyverekben való felhasználásra szánt plutónium előállításához, teljes mértékben megkerülve az urándúsítást és az összes kapcsolódó technológiai infrastruktúrát. Ezenkívül nehézvíz-moderált reaktorok használhatók trícium előállítására.

a deutérium természetesen körülbelül 0, 015% koncentrációban fordul elő az elem hidrogénében. Ez a természetben előforduló izotóp koncentrálódik, hogy tiszta deutérium formájában ” nehéz víz.”A nehézvizet hűtőfolyadékként és moderátorként használták a nukleáris anyaggyártó reaktorokban., A nehéz vizet hidrogén-szulfid-víz kémiai cseréjével, vízlepárlással vagy elektrolízissel lehet előállítani.

  • hidrogén-szulfid-vízcsere-a hidrogén-szulfid (H2S) és a víz kémiai egyensúlyi keverékében a deutérium koncentrációja a vízben nagyobb, mint a H2S koncentrációja. a különbség ezekben a koncentrációkban a keverék hőmérsékletétől függ. A gyakorlatban a víz és a hidrogén-szulfid gáz két különböző hőmérsékleten ellentétes irányban áramlik. A deutérium a gázból a hideg szakaszban a vízbe kerül., A kimerült gázt visszavezetik a forró szakaszba, ahol a deutérium visszakerül a gázba a vízből. Ennek a folyamatnak több szakasza lehetővé teszi a deutérium dúsítását akár 20-30% – ig.
  • frakcionált desztilláció-a Deutériumatomokat tartalmazó vízmolekulák magasabb hőmérsékleten párolognak, mint a deutérium nélküliek, így a nehézvíz forráspontja kissé magasabb, mint a normál vízé. A normál és nehéz víz keveréke feletti vízgőz enyhén kimerül a deutériumban, míg a folyadék enyhén dúsítódik., A dúsítás a normál hidrogént tartalmazó gőz egymást követő leforrázásából és eltávolításából ered.
  • a normál hidrogént tartalmazó elektrolízis – víz elektromos árammal könnyebben leválasztható hidrogén-és oxigéngázokká, mint a deutériumot tartalmazó víz. Ez lehetővé teszi az izotópok elválasztását. A Savannah folyó helyén nehézvíz üzem használt hidrogén-szulfid-víz csere folyamat részben gazdagítják nehézvíz. A deutériumot tovább koncentráltuk frakcionált desztillációval, majd elektrolízissel., A moderátor utómunka egység SRS használt frakcionált desztilláció újra gazdagítják reaktor moderátor, hogy már kimerült deutérium.

bár a nehézvíz “előállításáról” beszélünk, a deutérium nem készül a folyamatban; inkább a nehézvíz molekuláit elválasztják a H2O-ból vagy a HDO-ból álló hatalmas mennyiségű víztől (egyenként deuterált víz), és a “dross” – ot eldobják. Alternatív megoldásként a víz elektrolizálható, hogy oxigént és hidrogént tartalmazzon, amely normál gázt és deutériumot tartalmaz. A hidrogén ezután cseppfolyósítható és desztillálható a két faj elválasztására., Végül a kapott deutérium oxigénnel reagál, hogy nehéz vizet képezzen. Nem történik nukleáris átalakulás.

a nehézvíz jelentős mennyiségben történő előállítása technikai infrastruktúrát igényel, de hasonlóságot mutat az ammónia előállításával, az alkohol lepárlásával és más közös ipari folyamatokkal. A nehézvizet közvetlenül a természetes víztől lehet elválasztani, vagy először “gazdagítani” a hidrogéngáz deutériumtartalmát. Lehetőség van kihasználni a nehézvíz különböző forráspontjait (101.,4 °C) és a normál víz (100 °C), illetve a forráspontok közötti különbség deutérium (-249,7 °C) és hidrogén (-252,5 °C) között. A deutérium alacsony bősége miatt azonban hatalmas mennyiségű vizet kell forralni, hogy hasznos mennyiségű deutériumot kapjunk. A víz elpárologtatásának magas hője miatt ez a folyamat hatalmas mennyiségű üzemanyagot vagy villamos energiát használna. A kémiai különbségeket kihasználó gyakorlati létesítmények sokkal kisebb mennyiségű energiát igénylő folyamatokat használnak., Az elválasztási módszerek közé tartozik a folyékony hidrogén lepárlása és a különböző kémiai cserefolyamatok, amelyek a deutérium és a hidrogén különböző affinitásait hasznosítják különböző vegyületek esetében. Ezek közé tartozik az ammónia/hidrogén rendszer, amely katalizátorként kálium-amidot használ, valamint a hidrogén-szulfid / víz rendszer (Girdler-szulfid folyamat).

az elválasztási tényezők szakaszonként jelentősen nagyobbak a deutérium-dúsításnál, mint az urándúsításnál a nagyobb relatív tömegkülönbség miatt. Ezt azonban kompenzálják, mivel a szükséges teljes dúsítás sokkal nagyobb., Míg a 235U a természetes urán 0,72 százaléka, és a termék 90 százalékáig dúsítani kell, addig a deutérium csak az .A vízben lévő hidrogén 015% – át kell dúsítani 99% – nál nagyobbra. Ha a bemeneti áramnak legalább 5% nehézvize van, akkor a vákuumlepárlás előnyös módja a nehéznek a normál víztől való elválasztására.

Ez a folyamat gyakorlatilag megegyezik a pálinkának a borból történő desztillálására használt eljárással., A fő látható különbség a foszfor-bronz csomagolás használata, amelyet kémiailag kezeltek a desztillációs oszlop nedvesíthetőségének javítása érdekében, nem pedig rézcsomagolás. A legtöbb szerves folyadék nem poláris és nedves gyakorlatilag bármilyen fém, míg a víz, mivel nagyon poláris molekula, nagy felületi feszültséggel, nagyon kevés fémet tartalmaz. A folyamat a legjobban alacsony hőmérsékleten működik, ahol a vízáramlás kicsi, ezért az oszlopban lévő csomagolás nedvesítése különösen fontos. A foszfor-bronz réz ötvözete .02-.05 százalék ólom,.05-.15 százalék vas,.5-.11% ón, és .01-.,35 százalék foszfor.

A nehézvizet Argentínában, Kanadában, Indiában, Iránban és Norvégiában állítják elő. Feltehetően mind az öt bejelentett atomfegyver-állam képes előállítani az anyagot. Az első kereskedelmi nehézvízüzem a norvégiai Norsk Hydro létesítmény volt (1934-ben épült, évi 12 metrikus tonna kapacitással); ezt az üzemet támadták meg a szövetségesek, hogy megtagadják a nehézvizet Németországnak. A legnagyobb üzem a kanadai Bruce üzem volt (1979; 700 tonna/év), de ezt a létesítményt 1998-ban bezárták. India látszólagos kapacitása nagyon magas,de programja zavart., A balesetek és leállások a termelés hatékony korlátozásához vezettek.

A Bruce Heavy Water Plant Ontario, Kanada, volt a világ legnagyobb gyártója D2O. használta a Girdler szulfid (GS) folyamat, amely magában foglalja a kettős kaszkád minden lépésben. A felső (“hideg”, 30-40 °C) szakaszban a hidrogén-szulfidból származó deutérium inkább vízbe vándorol. Az alsó (“forró”, 120-140 °c) szakaszban a deutérium inkább a vízből hidrogén-szulfidba vándorol. A megfelelő cas-cade-elrendezés valóban gazdagodást eredményez. Az első szakaszban a gáz 0-tól dúsított.,015% deutérium 0,07%. A második oszlop ezt 0,35% – ra gazdagítja, a harmadik oszlop pedig 10-30% deutériumot eredményez. Ezt a terméket 99,75% “reaktor-minőségű” nehézvíz előállítására szolgáló desztillációs egységbe küldik. A deutériumnak csak körülbelül egyötöde van anövényi takarmányvíz nehézvíztermékké válik. Egy font nehézvíz előállítása 340 000 font takarmányvizet igényel.