Чем отличается тяжелая вода от легкой: Что такое легкая и тяжелая вода? — Питьевая легкая вода «Лангвей»

Содержание

Что такое легкая и тяжелая вода? — Питьевая легкая вода «Лангвей»

ЧТО ТАКОЕ ЛЕГКАЯ И ТЯЖЕЛАЯ ВОДА?

Что такое легкая вода?

Строго говоря, это вода, состоящая только из легких атомов водорода (протия) и атомов кислорода-16. Такая вода называется еще протиевой водой. Получить ее даже в самых современных лабораториях в чистом виде непросто. В природе такая вода не встречается. Любая природная вода содержит и тяжелые молекулы воды (с молекулярным весом больше 18), которые образованы тяжелыми атомами водорода (дейтерием) и кислорода (кислородом-17 и кислородом-18).

Термин «легкая вода» в последнее время используется для обозначения воды, частично очищенной от тяжелых молекул воды, прежде всего молекул дейтериевой воды.

Что такое тяжелая вода?

По смыслу это — вода, образованная тяжелыми атомами водорода или кислорода, — атомами дейтерия или атомами кислорода-17 и кислорода-18. Вообще, надо иметь ввиду, что все это разные виды воды. При этом они сильно отличаются по своим физическим и биологическим свойствам от привычной нам легкой воды. Термин «тяжелая вода» в научной и популярной литературе закрепился за дейтериевой водой (оксидом дейтерия). Эту воду в промышленных масштабах начали получать из обычной воды в середине прошлого века для «атомного проекта».

Сейчас она широко используется на АЭС. В чистом виде тяжелая вода является ядом для млекопитающих и человека. Для животных смертельной является 30% -ая замена обычной воды в организме на тяжелую воду. Воду, образованную тяжелыми атомами кислорода называют тяжелокислородной водой. Тяжелокислородная вода с кислородом -18, которую также получают из обычной воды, нашла свое применение в медицине. На ее основе готовят препараты для самой ранней диагностики рака – ПЭТ томографии. Объем производства такой воды во всем мире не превышает 200 кг и стоит она не менее 50 000 долл. США за один литр. По своим биологическим свойствам она похожа на тяжелую воду.

Существует ли легкая вода в природе?

В чистом виде лёгкой воды в природе не существует. Можно говорить о том, что любая природная вода содержит больше или меньше тяжелых молекул воды. В этом смысле, самая лёгкая вода на Земле, образовавшаяся в результате естественных атмосферных процессов, — ледниковая вода в Антарктиде. Содержание дейтерия в этой воде составляет 89 ppm (частей на миллион). В московской воде дейтерия, например, на 60% больше. Серьезно обсуждаются проекты по транспортировке антарктического льда на Ближний Восток — для получения из него питьевой воды. Но пока эти проекты слишком дороги. Вода из ледников Гренландии содержит 125 ppm дейтерия. В нашей стране столько же дейтерия содержит талая ледниковая и снежная вода в Якутии. В озере Байкал вода содержит 137 ppm дейтерия. Легкая питьевая вода «Лангвей Спорт», «Лангвей Здоровье» и «Лангвей Долголетие» превосходит по степени чистоты (лёгкости) талую ледниковую антарктическую воду, а вода «Лангвей Красота» — талую ледниковую воду Гренландии. Содержание дейтерия в легкой питьевой воде «Лангвей Детская» такое же, как в талой воде из Гренландии.

Я слышал, что дейтерия в воде очень мало – 1/6000. Зачем снижать его и так небольшую концентрацию?

На самом деле, это основной вопрос всего проекта «легкая вода». Действительно, зачем нужна очистка природной воды от дейтерия, если его в воде и так немного? Тем более, что этот процесс с технической и технологической стороны представляет собой очень сложную задачу?

Если отвечать коротко – питьевая вода, частично очищенная от дейтерия, позволяет существенно повысить устойчивость организма к повреждающим воздействиям различной природы (химическим ядам, канцерогенам, радиации) и снизить риск болезней, ассоциируемых со старением, – в первую очередь онкологических заболеваний и сахарного диабета. Согласитесь, такие эффекты оправдывают усилия по очистке воды от дейтерия и объясняют, зачем нужна такая очистка. Но, тогда Вы можете перефразировать свой вопрос следующим образом: как можно объяснить эффекты легкой воды, если дейтерия в воде и, соответственно, в нашем организме и так немного? Попробуем разобраться.

Весь дейтерий в природной воде находится в виде молекул HDO – молекул, так называемой, полутяжелой воды, от которых мы и очищаем воду. Сколько такой воды в обычной воде? Около 330 мг в литре. Много это или мало? Смотря с чем сравнивать. Например, допустимое содержание солей в питьевой воде высшей категории качества – 200-500 мг на литр. Как видим, это величины одного порядка. То же самое можно сказать о содержании дейтерия в нашем организме. Оказывается, его не так уж и мало. В сопоставимых величинах (ммоль/л) в плазме крови дейтерия в 4 раза больше, чем калия, в 6 раз больше, чем кальция и в 10 раз больше, чем магния.

Na+>>Br->D+>K+>Ca2+>Mg2+>>F->>Cu2+>Fe2+>>J->>Mn2+>Co2+

Если в воде дейтерия (тяжелой воды) не так много — значит, он никак не влияет на организм?

Сама постановка вопроса не совсем корректна – если в открытой системе, которой является живой организм, чего-то мало, из этого совсем не следует, что этот параметр не может оказать существенного эффекта на всю систему. Например, для запуска автокаталитического процесса достаточно появления лишь одной молекулы автокатализатора (такие процессы, как известно, играют важнейшую роль в живых организмах). В 2015 году в журнале Вестник Российской Академии Наук выла статья академика В.Н.Пармона «О возможности наблюдения изотопных эффектов в жизненных циклах живых организмов при сверхнизких концентрациях дейтерия».

В этой работе автор как раз анализирует возможные эффекты очистки природной воды от дейтерия на живые организмы и, тем самым, отвечает на ваш вопрос: «…в результате в ходе эволюции человека как биологического вида его наследственный аппарат был запрограммирован на безотказную работу биологической информационной машины даже с дефектными генами на срок гарантированного воспроизводства потомства (для человека это около 30 лет) при участии «легкой» протиевой воды. А тут – вмешательство дейтерия. В любом случае можно ожидать, что наличие даже очень малых количеств дейтерия в окружающей или потребляемой живым организмом воде действительно может проявиться в виде ощутимых кинетических изотопных эффектов в темпе развития организма».

В 2015 году международной группой ученых во главе со специалистами из Оксфорда была опубликована работа, в которой экспериментально показано, что небольшие вариации дейтерия в питьевой воде оказывают неожиданно большое влияние на живые организмы. Было обнаружено, что устойчивость к стрессу экспериментальных животных увеличивается с уменьшением содержания дейтерия в потребляемой воде. На примере США показано что, чем ниже содержание дейтерия в питьевой воде, тем меньше частота депрессионных расстройств.

Как связано содержание дейтерия в теле человека с его содержанием в питьевой воде? Как мы можем его уменьшить?

Еще в 70-ые годы прошлого века немецкие исследователи под руководством U.Zimmerman (Der Deuterium-und Sauerstoff-18-Gehalt der Korperflussigkeit des Menschen und Anderung bei Ortswechsel, Natur wissenschaften, 60, (1973), 243) показали, что содержание дейтерия в плазме крови и моче практически одинаково и зависит только от одного фактора — содержания дейтерия в питьевой воде. Причем в области природных вариаций дейтерия эта зависимость линейная. При смене питьевой воды, например, при переезде в другую страну, содержание дейтерия в плазме крови изменяется в соответствии с его изменением в питьевой воде. Поэтому для уменьшения содержания дейтерия в теле человека надо пить воду с низким содержанием дейтерия.

Вы говорите, что легкая вода исследуется уже много лет. Почему об этих исследованиях так мало известно?

Об этих исследованиях, действительно, мало пишут в популярной литературе. После книги Мухачева В.И. «Живая вода» ( М.: Наука, 1975.- 142 с. ), можно найти всего несколько научно-популярных статей по этой теме (см. например статью Кирк Б.Гудол. В поисках эликсира молодости. Предварительный анализ роли дейтерия в деградации ДНК. 22.07.2003). В сокращенном варианте статья опубликована в «Anti-Aging Medical News», The Official Newsletter of the American Academy of Anti-Aging Medicine, Fall 2003, p.p. 7-31). В то же время в профессиональной научной литературе можно найти очень много исследований по этой теме. Только на нашем сайте доступно более десятка публикаций по легкой воде и ее свойствах. Вообще же, начиная с 1961 года, по этой теме опубликовано более 200 научных работ. Особенно активно легкая вода (deuterium depleted water) изучается последние 15-20 лет после публикаций Института медико-биологических проблем и работ Габора Шомлаи о противораковых свойствах воды, частично очищенной от дейтерия.

Свойства легкой воды и ее польза

Всю питьевую воду можно разделить на легкую и тяжелую. Легкая вода – вода, состоящая из молекул, которые были образованы двумя атомами водорода и одним атомом кислорода – h3O. В отличие от легкой, у тяжелой воды, вместо атомов водорода, в состав входят его изотопы, то есть атомы с лишним нейтроном. Внешне это вода ничем не отличается от обычной воды, но по факту – это смертельный яд для любого живого организма. К счастью, такая вода в природе встречается достаточно редко. Если взять всю воду Земли, то 0,3% ее будет составлять тяжелая вода. Несмотря на такой небольшой процент, этого вполне достаточно, чтобы нанести серьезный урон всему живому.

Итак, что же такое питьевая легкая вода? Легкой водой считается вода, полностью или максимально очищенная от дейтерия (тяжелого водорода). Регулярное употребление легкой воды оказывает положительное воздействие на организм. Это происходит из-за реакции изотопного обмена, что и позволяет выводить из организма ранее накопленный дейтерий, а, следовательно, обеспечить улучшение работы всех органов.

Впервые исследования о воздействии воды на организм провели Бердышев Г.Д. и Варнавский И.Н. В течение длительного времени они исследовали свойства легкой воды и ее воздействие на организм. Для этого они давали животным воду, в которой содержание дейтерия было снижено на 25%, а также поливали этой водой растения. В результате исследований было установлено, что подопытные животные дают более крупное, здоровое и многочисленное потомство, а растения, в частности пшеница, достигали зрелости раньше и давали больший урожай.

Венгерским микробиологом Шомлаи в 1993 году были проведены исследования. В результате этих исследований было установлено, что формула легкой воды замедляет рост опухолевых клеток, а в некоторых случаях полностью уничтожает их. Последующие исследования, в которых онкобольным давали пить легкую воду после терапии, показали, что у них уменьшаются приступы тошноты, улучшается состав крови и перестают выпадать волосы.

Сравнение свойств легкой воды и простой питьевой воды дает основание считать, что она оказывает благоприятное воздействие на организм. Подтверждение тому – большое количество долгожителей среди жителей Кавказских гор, где в воде низкий процент содержания дейтерия.

Легкая вода достаточно быстро проникает сквозь мембраны клеток, что позволяет значительно улучшить водообмен всего организма на клеточном уровне. Нормализуется обмен веществ, снижается уровень сахара в крови, происходит быстрое восстановление мышечных тканей, срастание костей после травм, нормализуется давление, из организма выводятся шлаки и токсины, улучшается работа ЖКТ, возрастает уровень противодействия клеток воздействию различных ядов.

Регулярное применение легкой воды в косметических целях, как наружное, так и внутреннее, помогает избавиться от угревой сыпи, тонизирует кожу, придает ей здоровый вид, сужает поры, разглаживает морщины.

Производство легкой воды – процесс достаточно трудоемкий, так как вода обладает хорошей генетической памятью. Говоря иначе, на молекулярном уровне в ее структуре остаются следы воздействия изотопов и других веществ.

Выпивая 1,5-2 литра легкой воды в день, можно заметить благоприятные изменения в организме через достаточно короткий промежуток времени. Если у вас нет возможности купить легкую воду, то вы можете приобрести талую воду, либо сделать ее в домашних условиях. Талая вода сходна по структуре с легкой водой.

Что такое легкая вода и в чем ее польза?

Чистая питьевая вода необходима для работы нашего организма — это понимает каждый. А кто слышал о воздействии на человека легкой воды? Давайте разберемся в этом вопросе.

Легкая вода

Вся питьевая вода делится на легкую и тяжелую. Обычная Н2О имеет два атома водорода и один — кислорода. Тяжелая — состоит из изотопов (атомов с лишним нейтроном) тяжелого водорода (дейтерия) и кислорода. А легкая — это та, у которой содержание дейтерия и кислорода ниже, чем у обычной (океанической) воды. Другими словами: обычная — тяжелая = легкая вода. Учеными рекомендуется ежедневно выпивать около 1,5 литров легкой воды. Вместо кофе и чая следует пить именно ее. Но проблема в том что в мире всего два завода занимаются производством такой воды, ведь это очень технологически сложный и дорогостоящий процесс. Поэтому для употребления идеальной воды следует купить фильтр обратного осмоса Ecosoft, который на 99% приближает воду к свойствам легкой воды.

Как ни странно, но легкую воду можно “сделать” в домашних условиях без затрат и без особого труда. Для этого требуется собрать в емкость дождевую воду, заморозить ее, затем слить то что не замерзло (это и есть дейтерий), разморозить и повторить весь процесс еще раз. Когда будет удален тяжелый водород второй раз воду следует отфильтровать и питьевая вода для дома будет готова к употреблению.

Экскурс в историю открытий

Первыми изучали влияние легкой воды на живые организмы биолог-генетик Бердышев Г.Д и Варнавский И.Н. Ими на протяжении долгого времени проводился эксперимент, в котором была использована вода с содержанием дейтерия на 25% ниже чем в природной. В результате было замечено, что животные (крысы, мыши и свиньи), которых поили этой водой, были больше, здоровее и давали сильное потомство. С растений, полив которых осуществлялся легкой водой, собирали высокий урожай, особенно это было заметно на примере зерновых культур. В результате этих исследований было доказано удивительное воздействие легкой воды на организм человека и все живое в целом.

Как ни удивительно химические свойства этой “чудо-воды” такие же, но биологические потрясают своим влиянием. Доказано ее положительное воздействие на процессы обмена веществ, восстановление поврежденных тканей, выведение шлаков, общую работоспособность, снижение усталости и омоложение всего организма.

В Западных странах исследовать легкую воду начали с 1993 года. Проводились тесты и было обнаружено влияние этой воды на раковые клетки — рост опухолей уменьшился.

Примерно в одно и то же время венгерский ученый Габор Сомлай и российские Варнавский И.Н. и профессор Синяк И.Н., подтвердили в своих работах процесс замедления онкологических заболеваний под воздействием легкой воды.

В домашних условиях “почти легкую воду” после сложного процесса очистки, могут дать системы обратного осмоса. Этот метод применяется не только в быту, но и в медицинских учреждениях и предприятиях фармакологической промышленности.

Рецепт долголетия

Исследования продолжительности жизни населения во всем мире показали, что большинство долгожителей проживает на высокогорных территориях, в Антарктике и в Гренландии. Поначалу эта тенденция не поддавалась объяснениям, но после длительного изучения выяснилось, что в водах перечисленных мест содержится высокий уровень легкой воды. Там же самый низкий уровень раковых заболеваний, высокие показатели работоспособности и выносливости населения.

Это можно объяснить тем что из талых вод испаряется большое количество тяжелого водорода, который остается в атмосфере. Легкая вода питает собой растения, животных и человека. Выходит, что жители этих земель постоянно используют легкую воду для приготовления пищи, утоления жажды и для бытовых нужд. Отсюда и их здоровье, молодость и энергия.

Также существует гипотеза, что сыроеды живут дольше, это связано с тем что при кипячении из воды улетучивается легкий водород и вода становится тяжелой. Диетологи советуют употреблять в пищу большое количество сырых овощей и фруктов. Единственным условием является их обработка, они должны быть промыты чистой водой. Проточные фильтры, установленные в доме, квартире и местах общественного питания, отлично справляются с этой функцией.

Тяжелая вода

Это та, в которой атомы водорода заменяет дейтерий. Мизерное количество тяжелой воды находится в любой воде, что нас окружает, но ее влияние на человека неощутимо. Она находится в каждом литре ежедневно употребляемой нами воды.

Если легкая вода несет здоровье, то тяжелая — болезни. Это было доказано опытным путем. Отдельные группы животных больных раком поили дейтериевой и “чудо-водой”. Те, которые пили низко дейтериевую воду стали выздоравливать, а другие — от тяжелой воды погибли. Ученые объясняют это тем, что она затормаживает обменные процессы и организм быстро стареет. Тяжелую воду по органолептическим свойствам не отличить от обычной. Она без цвета запаха и вкуса, но у нее высокая молекулярная масса. Самое маленькое ее количество обнаружено в высокогорных льдах Антарктики.

Не каждый из нас живет среди природных ледников и на высокогорье, вот и приходится пить воду соответствующего региона. Для улучшения ее качества люди научились использовать фильтры в зависимости от свойств конечного продукта. На предприятиях используют магистральные фильтры для бытовой воды, а для получения воды высокого качества для населения специалисты советуют устанавливать многоступенчатые фильтры.

Огромный выбор фильтров для воды представлен в нашем магазине. Здесь вы можете изучить описание, отзывы и цены на фильтры Ecosoft. Не экономьте на своем здоровье — устанавливайте системы очистки воды!

В нашем магазине часто покупают: проточные фильтры Ecosoft, мембрана Экософт, фильтры кувшины Ecosoft в Одессе, фильтр магистральный Экософт, тройные фильтры Экософт, фильтры Экософт, картриджи Ecosoft, кабинетный фильтр Екософт Киев, минерализаторы для обратного осмоса Ecosoft, колонные фильтры Ecosoft.

Легкая вода, методика приготовленияФильтры и системы очистки воды

Обычная питьевая вода только на 99,7% состоит из легкой воды, молекулы которой образованы легкими атомами водорода и кислорода. В виде примеси в любой природной воде присутствует и тяжёлая вода, которая в чистом виде является ядом для всего живого.
Тяжёлая вода (оксид дейтерия) — имеет ту же химическую формулу, что и обычная вода, но вместо атомов водорода содержит два тяжёлых изотопа водорода — атомы дейтерия. Формула тяжёловодородной воды обычно записывается как: D₂O или 2H₂O. Внешне тяжёлая вода выглядит как обычная — бесцветная жидкость без вкуса и запаха, а вот по своим физико-химическим свойствам и негативному воздействию на организм тяжёлая вода сильно отличается от лёгкой воды.
Лёгкая вода – это вода, очищенная от тяжёлой воды.

МЕТОДИКА ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЛЕГКОЙ ВОДЫ
В Природе существует девять видов молекулы воды, так как три изотопа водорода и три изотопа кислорода дают девять комбинаций. Легкая вода образуется из изотопа водорода Н1 и изотопа кислорода О16. В основном, эти молекулы и образуют обычную воду, но в ней есть и другие изотопы, крайне нежелательные для нормальной работы организма.
Замещение воды в организме человека происходит обычным путем, поэтому для очистки и оздоровления достаточно просто пить чистую легкую воду. Полное замещение происходит за 2-3 месяца, при дневной норме 2 литра воды. Наиболее простой метод ее приготовления – замораживание. Дело в том, что тяжелая вода замерзает раньше, чем легкая. Это происходит потому, что кинетическая энергия тяжелых молекул и скорость их движения меньше, чем у легких молекул. Поэтому, в начале заморозки воды можно выбросить первый лед,
примерно 10% общего объема воды, а потом дать остальной воде замерзнуть. Важное замечание: крупные емкости с водой промерзают сначала на периферии, а затем в центральной части. Это не связано с разделением воды по свойствам, а является особенностью градиента температуры в большом объеме воды. Для того, чтобы получить разделение воды на легкую и тяжелую, необходимо замораживать и размораживать небольшие объемы воды, например, в форме привычных кубиков для охлаждения напитков, имеющих небольшой объем. При разморозке, сначала оттаивает легкая вода, молекулы которой более подвижны. Ее надо слить, не дожидаясь полного размораживания всей остальной воды. Обычно, сливают половину первоначального объема воды, а оставшийся лед не используют.
Талая вода, в данном случае, кроме того, что она легкая, имеет память кристаллической структуры, поэтому обладает дополнительными полезными свойствами.
В этом процессе большую роль играют примеси воды, поэтому данный метод разделения легкой и тяжелой воды хорошо работает только с дистиллированной водой. Другие методы включают получение воды из молекул кислорода и водорода, а также центробежные методы.

В натуральном виде легкая вода содержится в соках фруктов.

http://alexfrolov.narod.ru

Тяжёлая вода — это… Что такое Тяжёлая вода?

Тяжёлая вода

Общая информация
Другие названия	оксид дейтерия
Формула	D₂O
Молярная масса	20,04 г/моль
В твёрдом виде	лёд
Вид	прозрачная жидкость без цвета, вкуса и запаха
Номер CAS	[7732-20-0]
Свойства
Плотность и фазовое состояние	1104,2 кг/м³, жидкость 1017,7 кг/м³, твёрдая (при н. у.)
Растворимость	Малорастворима в диэтиловом эфире; Смешивается с этанолом; C обычной водой смешивается в любых пропорциях.
удельная теплоёмкость	4,105 кДж/К·кг
Точка плавления	3,81 °C (276,97 K)
Точка кипения	101,43 °C (374,55 K)
Константа диссоциации кислоты (pK_a)
Вязкость	0,00125 Па·с (0,0125 пз) при 20 °C

Тяжёлая вода́ (также оксид дейтерия) — обычно этот термин применяется для обозначения тяжёловодородной воды. Тяжёловодородная вода имеет ту же химическую формулу, что и обычная вода, но вместо атомов обычного лёгкого изотопа водорода (протия) содержит два атома тяжёлого изотопа водорода — дейтерия. Формула тяжёловодородной воды обычно записывается как D₂O или ²H₂O. Внешне тяжёлая вода выглядит как обычная — бесцветная жидкость без вкуса и запаха.

История открытия

Молекулы тяжёловодородной воды были впервые обнаружены в природной воде Гарольдом Юри в 1932 году, за что ученый был удостоен Нобелевской премии по химии в 1934 году. А уже в 1933 году Гилберт Льюис выделил чистую тяжёловодородную воду.

Свойства

Свойства тяжёлой воды
Молекулярная масса	20,03 а.е.м.
Давление паров	10 мм. рт. ст. (при 13,1 °C), 100 мм. рт. ст. (при 54 °C)
Показатель преломления	1,32844 (при 20 °C)
Энтальпия образования ΔH	−294,6 кДж/моль (ж) (при 298 К)
Энергия Гиббса образования G	−243,48 кДж/моль (ж) (при 298 К)
Энтропия образования S	75,9 Дж/моль·K (ж) (при 298 К)
Мольная теплоёмкость C_p	84,3 Дж/моль·K (жг) (при 298 К)
Энтальпия плавления ΔH_пл	5,301 кДж/моль
Энтальпия кипения ΔH_кип	45,4 кДж/моль
Критическое давление	21,86 МПа
Критическая плотность	0,363 г/см³

Нахождение в природе

В природных водах один атом дейтерия приходится на 6400 атомов протия. Почти весь он находится в составе молекул полутяжёлой воды DHO, одна такая молекула приходится на 3200 молекул лёгкой воды. Лишь очень незначительная часть атомов дейтерия формирует молекулы тяжёлой воды D₂O, поскольку вероятность двух атомов дейтерия встретиться в составе одной молекулы в природе мала (примерно 0,5·10⁻⁷). При искусственном повышении концентрации дейтерия в воде эта вероятность растёт.

Биологическая роль и физиологическое воздействие

Тяжёлая вода токсична лишь в слабой степени, химические реакции в её среде проходят несколько медленнее, по сравнению с обычной водой, водородные связи с участием дейтерия несколько сильнее обычных. Эксперименты над млекопитающими (мыши, крысы, собаки)^[1] показали, что замещение 25 % водорода в тканях дейтерием приводит к стерильности, иногда необратимой. Более высокие концентрации приводят к быстрой гибели животного; так, млекопитающие, которые пили тяжёлую воду в течение недели, погибли, когда половина воды в их теле была дейтерирована; рыбы и беспозвоночные погибают лишь при 90 % дейтерировании воды в теле. Простейшие способны адаптироваться к 70 % раствору тяжёлой воды, а водоросли и бактерии способны жить даже в чистой тяжёлой воде^[1]. Человек может без видимого вреда для здоровья выпить несколько стаканов тяжёлой воды, весь дейтерий будет выведен из организма через несколько дней.
Таким образом, тяжёлая вода гораздо менее токсична, чем, например, поваренная соль. Тяжёлая вода использовалась для лечения артериальной гипертензии у людей в суточных дозах до 1,7 г дейтерия на кг веса пациента^[2].

Некоторые сведения

Тяжёлая вода накапливается в остатке электролита при многократном электролизе воды. На открытом воздухе тяжёлая вода быстро поглощает пары обычной воды, поэтому можно сказать, что она гигроскопична. Производство тяжёлой воды очень энергоёмко, поэтому её стоимость довольно высока (ориентировочно 19 долларов за грамм в 2012 году^[3]).

Среди населения бытует миф о том, что при длительном кипячении природной воды концентрация тяжёлой воды в ней повышается, что якобы может вредно сказаться на здоровье^{[источник не указан 535 дней]}. В действительности же реальное повышение концентрации тяжёлой воды при кипячении ничтожно (менее процента^{[источник не указан 640 дней]}) и к тому же, как сказано выше, тяжёлая вода практически не ядовита^{[источник не указан 535 дней]}. 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 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 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 сероводородная 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 %.

Применение

Важнейшим свойством тяжёловодородной воды является то, что она практически не поглощает нейтроны, поэтому используется в ядерных реакторах для торможения нейтронов и в качестве теплоносителя. Она используется также в качестве изотопного индикатора в химии, биологии и гидрологии. В физике элементарных частиц тяжёлая вода используется для детектирования нейтрино; так, крупнейший детектор солнечных нейтрино SNO (Канада) содержит 1000 тонн тяжёлой воды.

Другие виды тяжёлых вод

Полутяжёлая вода

Выделяют также полутяжёлую воду (известную также под названиями дейтериевая вода, монодейтериевая вода, гидроксид дейтерия), у которой только один атом водорода замещён дейтерием. Формулу такой воды записывают так: DHO или ²HHO. Следует отметить, что вода, имеющая формальный состав DHO, вследствие реакций изотопного обмена реально будет состоять из смеси молекул DHO, D₂O и H₂O (в пропорции примерно 2:1:1). Это замечание справедливо и для THO и TDO.

Сверхтяжёлая вода

Основная статья: Сверхтяжёлая вода

Сверхтяжёлая вода содержит тритий, период полураспада которого более 12 лет. По своим свойствам сверхтяжёлая вода (T₂O) ещё заметнее отличается от обычной: кипит при 104 °C, замерзает при +9 °C и имеет плотность 1,21 г/см³.^[4] Известны (то есть получены в виде более или менее чистых макроскопических образцов) все девять вариантов сверхтяжёлой воды: THO, TDO и T₂O с каждым из трёх стабильных изотопов кислорода (¹⁶O, ¹⁷O и ¹⁸O). Иногда сверхтяжёлую воду называют просто тяжёлой водой, если это не может вызвать путаницы. Сверхтяжёлая вода имеет высокую радиотоксичность.

Тяжёлокислородные изотопные модификации воды

Термин тяжёлая вода применяют также по отношению к тяжёлокислородной воде, у которой обычный лёгкий кислород ¹⁶O заменён одним из тяжёлых стабильных изотопов ¹⁷O или ¹⁸O. Тяжёлые изотопы кислорода существуют в природной смеси, поэтому в природной воде всегда есть примесь обеих тяжёлокислородных модификаций. Тяжёлокислородная вода, в частности, ¹H₂¹⁸O, используется в ранней диагностике онкологических заболеваний^{[источник не указан 994 дня]}.

Общее число изотопных модификаций воды

Если подсчитать все возможные нерадиоактивные соединения с общей формулой Н₂О, то общее количество возможных изотопных модификаций воды всего девять (так как существует два стабильных изотопа водорода и три — кислорода):

Н₂¹⁶O − лёгкая вода, или просто вода
Н₂¹⁷O
Н₂¹⁸O − тяжёлокислородная вода
HD¹⁶O − полутяжёлая вода
HD¹⁷O
HD¹⁸O
D₂¹⁶O − тяжёлая вода
D₂¹⁷O
D₂¹⁸O

С учётом трития их число возрастает до 18:

T₂¹⁶O — сверхтяжелая вода
T₂¹⁷O
T₂¹⁸O
DT¹⁶O
DT¹⁷O
DT¹⁸O
HT¹⁶O
HT¹⁷O
HT¹⁸O

Таким образом, кроме обычной, наиболее распространённой в природе «лёгкой» воды ¹H₂¹⁶O, в общей сложности существует 8 нерадиоактивных (стабильных) и 9 слаборадиоактивных «тяжёлых вод».

Всего же общее число возможных «вод» с учётом всех известных изотопов водорода (7) и кислорода (17) формально равняется 476. Однако распад почти всех радиоактивных изотопов водорода и кислорода происходит за секунды или доли секунды (важным исключением является тритий, период полураспада которого более 12 лет). Например, все более тяжёлые, чем тритий, изотопы водорода живут порядка 10⁻²⁰ с; за это время никакие химические связи просто не успевают образоваться, и, следовательно, молекул воды с такими изотопами не бывает. Радиоизотопы кислорода имеют периоды полураспада от нескольких десятков секунд до наносекунд. Поэтому макроскопические образцы воды с такими изотопами получить невозможно, хотя молекулы и микрообразцы могут быть получены. Интересно, что некоторые из этих короткоживущих радиоизотопных модификаций воды легче, чем обычная «лёгкая» вода (например, ¹H₂¹⁵O).

См. также

Примечания

РАЗНИЦА МЕЖДУ ТЯЖЕЛОЙ И ЛЕГКОЙ ВОДОЙ | СРАВНИТЕ РАЗНИЦУ МЕЖДУ ПОХОЖИМИ ТЕРМИНАМИ — НАУКА

В ключевое отличие между тяжелой водой и легкой водой тяжелая вода имеет изотоп дейтерия, тогда как легкая вода имеет изотоп протия.Вода — монооксид дигидрогена (h3О). Это очень распространенная жидко

В ключевое отличие между тяжелой водой и легкой водой тяжелая вода имеет изотоп дейтерия, тогда как легкая вода имеет изотоп протия.

Вода — монооксид дигидрогена (H₂О). Это очень распространенная жидкость, потому что всем нам нужно пить воду для правильного функционирования нашего тела. Вода — поистине чудо-молекула. Это наиболее распространенное неорганическое соединение в живом веществе. Более 75% нашего тела состоит из этого неорганического соединения. Он является компонентом клеток и действует как растворитель и реагент. В этой статье мы обсудим два типа воды: тяжелую и легкую. Разница между тяжелой водой и легкой водой заключается в их химическом составе, поскольку эти формы воды имеют изотопы водорода, а не атомы водорода.

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое тяжелая вода
3. Что такое легкая вода
4.Параллельное сравнение — тяжелая вода и легкая вода в табличной форме
5. Резюме

Что такое тяжелая вода?

В тяжелой воде два атома водорода h3O заменены атомами дейтерия. Это значит; в нем есть два атома дейтерия, а не атомы водорода. Это аналог воды. Дейтерий — один из изотопов водорода. В ядре дейтерия есть протон и нейтрон. Следовательно, его массовое число равно двум, а атомное число равно единице. Кроме того, дейтерий представлен как ²H и известен как тяжелый водород. Но чаще всего она представлена буквой D. Следовательно, тяжелая вода имеет молекулярную формулу D₂О.

Тяжелая вода прозрачна и имеет бледно-голубой цвет. Он может проявлять другие химические и физические свойства, чем его водородный аналог. Молярная масса тяжелой воды составляет 20,0276 г моль.⁻¹. Кроме того, эта форма воды полезна в ядерных реакторах и исследованиях химических и биохимических процессов (используется в качестве изотропного индикатора).

Что такое легкая вода?

Легкая вода относится к воде, H₂О, что всем известно. Вода — это то, без чего мы не можем жить. Два атома водорода ковалентно связываются с атомом кислорода с образованием молекул воды. Молекула приобретает изогнутую форму, чтобы минимизировать отталкивание неподеленной пары электронов, а угол H-O-H составляет 104^о.

Вода — это прозрачная, бесцветная, безвкусная жидкость без запаха, и она присутствует в различных формах, таких как туман, роса, снег, лед, пар и т. Д. Но она переходит в газовую фазу, когда мы нагреваем ее выше 100 ° C при температуре нормальное атмосферное давление. При комнатной температуре он представляет собой жидкость, хотя имеет низкую молекулярную массу 18 гмоль.^-1.

Способность воды образовывать водородные связи — одна из ее самых уникальных характеристик. Одна молекула воды может образовывать четыре водородные связи. Кроме того, кислород более электроотрицателен, чем водород, что делает связи O-H в молекуле воды полярными. Благодаря своей полярности и способности образовывать водородные связи вода является мощным растворителем. Он известен как универсальный растворитель из-за его способности растворять большое количество материалов.

Кроме того, вода имеет высокое поверхностное натяжение и высокие силы сцепления и сцепления. Таким образом, он может выдерживать перепады температуры, не переходя в газообразную или твердую форму. И это известно как высокая теплоемкость, которая важна для выживания живых организмов.

В чем разница между тяжелой и легкой водой?

Тяжелая вода — это форма воды, в которой два атома водорода h3O заменены атомами дейтерия. Мягкая вода — это обычная вода, в молекуле которой есть два атома водорода и атом кислорода. Итак, ключевое различие между тяжелой водой и легкой водой состоит в том, что тяжелая вода содержит изотопы дейтерия, а легкая вода — изотопы протия.

Более того, молярные массы тяжелой и легкой воды также отличаются друг от друга. Молярная масса тяжелой воды составляет 20,0276 г / моль, а молярная масса легкой воды составляет 18 г / моль. Кроме того, еще одним отличием тяжелой воды от легкой воды является их химическая формула; для тяжелой воды это D₂O, а для легкой воды — H₂О.

Резюме — тяжелая вода против легкой воды

Вода необходима для всех нас, и нам необходимо ежедневно пить достаточное количество воды. Есть две формы воды: тяжелая вода и легкая вода. Ключевое различие между тяжелой водой и легкой водой заключается в том, что тяжелая вода содержит изотоп дейтерия, а легкая вода — изотоп протия.

УСТАНОВКИ ДЛЯ ТЯЖЕЛОЙ ВОДЫ ОПЫТНАЯ УСТАНОВКА ПО МЕТОДУ ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ

Разница между тяжелой и легкой водой

28 декабря 2011 г. Размещено автором Dunee

Ключевое различие между тяжелой водой и легкой водой состоит в том, что тяжелая вода имеет изотоп дейтерия, а легкая вода — изотоп протия.

Вода представляет собой монооксид дигидрогена (H ₂ O). Это очень распространенная жидкость, потому что всем нам нужно пить воду для правильного функционирования нашего тела. Вода — поистине чудо-молекула. Это наиболее распространенное неорганическое соединение в живом веществе.Более 75% нашего тела состоит из этого неорганического соединения. Он является компонентом клеток и действует как растворитель и реагент. В этой статье мы обсудим два типа воды: тяжелую и легкую. Разница между тяжелой водой и легкой водой заключается в их химическом составе, поскольку эти формы воды имеют изотопы водорода, а не атомы водорода.

СОДЕРЖАНИЕ

Что такое тяжелая вода?

В тяжелой воде два атома водорода h3O заменены атомами дейтерия. Это означает; в нем есть два атома дейтерия, а не атомы водорода. Это аналог воды. Дейтерий — один из изотопов водорода. В ядре дейтерия есть протон и нейтрон. Следовательно, его массовое число равно двум, а атомное число равно единице. Кроме того, дейтерий обозначается как ² H и известен как тяжелый водород.Но чаще всего она представлена буквой D. Следовательно, тяжелая вода имеет молекулярную формулу D ₂ O.

Рисунок 01: Тяжелая вода для ядерных реакторов

Тяжелая вода прозрачна и имеет бледно-голубой цвет. Он может проявлять другие химические и физические свойства, чем его водородный аналог. Молярная масса тяжелой воды составляет 20,0276 г · моль ^-1. Кроме того, эта форма воды полезна в ядерных реакторах и исследованиях химических и биохимических процессов (используется в качестве изотропного индикатора).

Что такое легкая вода?

Легкая вода — это вода H ₂ O, которая всем известна. Вода — это то, без чего мы не можем жить. Два атома водорода ковалентно связываются с атомом кислорода с образованием молекул воды. Молекула приобретает изогнутую форму, чтобы минимизировать отталкивание неподеленной пары электронов, а угол H-O-H составляет 104 ^o.

Рисунок 02: Легкая вода — это обычная питьевая вода

Вода — прозрачная бесцветная жидкость без вкуса и запаха, которая присутствует в различных формах, таких как туман, роса, снег, лед, пар и т. Д.Но он переходит в газовую фазу, когда мы нагреваем его выше 100 ° C при нормальном атмосферном давлении. При комнатной температуре это жидкость, хотя она имеет низкую молекулярную массу 18 гмоль ^-1.

Способность воды образовывать водородные связи — одна из ее самых уникальных характеристик. Одна молекула воды может образовывать четыре водородные связи. Кроме того, кислород более электроотрицателен, чем водород, что делает связи O-H в молекуле воды полярными. Благодаря своей полярности и способности образовывать водородные связи вода является мощным растворителем.Он известен как универсальный растворитель из-за его способности растворять большое количество материалов.

В чем разница между тяжелой и легкой водой?

Тяжелая вода — это форма воды, в которой два атома водорода h3O заменены атомами дейтерия.Мягкая вода — это обычная вода, в молекуле которой есть два атома водорода и атом кислорода. Итак, ключевое различие между тяжелой водой и легкой водой состоит в том, что тяжелая вода содержит изотопы дейтерия, а легкая вода — изотопы протия.

Кроме того, молярные массы тяжелой и легкой воды также отличаются друг от друга. Молярная масса тяжелой воды составляет 20,0276 г / моль, а молярная масса легкой воды составляет 18 г / моль. Кроме того, еще одно различие между тяжелой водой и легкой водой заключается в их химических формулах; для тяжелой воды это D ₂ O, а для легкой воды — H ₂ O.

Резюме — Тяжелая вода против легкой воды

Вода необходима всем нам, и нам нужно пить достаточное количество воды ежедневно. Есть две формы воды: тяжелая вода и легкая вода. Ключевое различие между тяжелой водой и легкой водой состоит в том, что тяжелая вода содержит изотоп дейтерия, а легкая вода — изотоп протия.

Артикул:

1. «Легкая вода». Легкая вода — энергетическое образование, доступно здесь.
2. Британника, редакторы энциклопедии.«Тяжелая вода». Encyclopdia Britannica, Encyclopdia Britannica, Inc., 2 марта 2016 г., доступно здесь.

Изображение предоставлено:

1. «3965562» через (лицензия Pixabay) Pixabay
2. «2296444» через (Лицензия Pixabay) Pixabay

Ученые определяют квантовые различия между легкой и тяжелой водой

Молекула воды: красный атом — это кислород, а серые атомы — это водород (легкая вода) или дейтерий (тяжелая вода). Физики исследовали основные механизмы, объясняющие, почему тяжелая вода более структурирована, чем легкая вода.

Ученые знают, что легкая вода (H ₂ O) и тяжелая вода (D ₂ O) имеют схожие, но не идентичные структуры. Используя квантовую механику, исследователи недавно выявили несколько различий между двумя изотопами воды, которые не предсказывали предыдущие исследования.

Алан Сопер из лаборатории Резерфорда Эпплтона в Оксфордшире, Великобритания, и Крис Бенмор из Аргоннской национальной лаборатории в Аргонне, штат Иллинойс, опубликовали свои результаты в недавнем выпуске журнала Physical Review Letters .

С химической точки зрения, D ₂ O представляет собой изотоп нормального H ₂ O, причем каждый из атомов дейтерия имеет один нейтрон, тогда как нормальные атомы водорода не имеют нейтронов. Дополнительные нейтроны делают тяжелую воду примерно на 10% плотнее, чем H ₂ O, что можно увидеть, когда кубики тяжелого водяного льда тонут в стакане с обычной водой. Биологически это различие означает, что большое количество тяжелой воды может оказывать вредное воздействие на животных, хотя потребовалось бы около двух недель потребления только D ₂ O и ни одного H ₂ O, чтобы убить человека.

В своем исследовании Сопер и Бенмор исследовали различия между легкой и тяжелой водой на квантовом уровне. Они использовали комбинацию методов — дифракции рентгеновских лучей, дифракции нейтронов и компьютерного моделирования — чтобы обнаружить основные механизмы, объясняющие, почему тяжелая вода более структурирована, чем легкая вода, как показали предыдущие исследования.

«Задача понимания структуры и свойств любого материала огромна, а в случае воды она вдвойне трудна из-за (а) очень большого интереса к ее свойствам, которые на самом деле довольно удивительны и сложны по сравнению со многими другими. обычных жидкостей, и (б) трудность получения действительно надежных данных о ее свойствах », — сказал Сопер PhysOrg.com . «Значение наших результатов состоит в том, что они заставят теоретиков предложить лучшие модели воды, что часто ускользало от них и что даже сегодня является предметом многих исследований и усилий».

Сопер объяснил, что некоторые из их результатов могут быть противоречивыми, поскольку они противоречат прогнозам. Во-первых, ученые обнаружили, что H ₂ O имеет более длинную внутримолекулярную ОН-связь, чем соответствующая длина OD-связи D ₂ O. В частности, связь ОН длиннее примерно на 0.03 ангстрем, или 3%.

Во-вторых, межмолекулярная водородная связь (которая соединяет две отдельные молекулы) короче в H ₂ O, чем в D ₂ O. Здесь разница составляет около 0,07 ангстрем, или 4%. Ни одно из этих различий в длине связи не было предсказано в предыдущих исследованиях.

Кроме того, поскольку разница длин связей OH / OD и разница длин водородных связей не эквивалентны (3% и 4%), также существуют геометрические различия между структурами легкой и тяжелой воды.В то время как предыдущие исследования предсказывали общее расширение структуры H ₂ O по сравнению со структурой D2O, Сопер и Бенмор выявили три конкретных различия, некоторые из которых противоречат более ранним предсказаниям.

Во-первых, межмолекулярный пик OH более асимметричен в H ₂ O, чем в D ₂ O. Кроме того, расстояние между атомами водорода на соседних молекулах примерно на 2% больше для H ₂ O, чем в D ₂ О.Наконец, количество водородных связей на молекулу воды меньше в H ₂ O, чем в D ₂ O (3,62 против 3,76). Вместе эти структурные различия придают легкой воде более широкую структуру, а тяжелой воде — более узкую, более четырехгранную форму.

Сопер сказал, что некоторые из этих неожиданных результатов (например, большая степень асимметрии водородной связи в H ₂ O по сравнению с D ₂ O и разница длин связи OH / OD) могут быть оспорены компьютерными симуляторами.

Он также объяснил, что длина водородной связи вызвана небольшими движениями электронов, которые воздействуют на положение протона (в водороде) или дейтрона. Поскольку протон имеет меньшую массу, чем дейтрон, он находится выше в квантовой потенциальной яме (которая удерживает атом водорода) по сравнению с более низким положением дейтрона в его потенциальной яме.

«Если эта потенциальная яма теперь возмущена приближающейся молекулой воды, образующей водородную связь, то, поскольку протон находится выше в колодце, на него с большей вероятностью повлияет приближающаяся молекула воды, оттягивая его от исходного кислорода, больше, чем дейтрон, который находится глубже в скважине и, следовательно, менее чувствителен к возмущениям от соседних молекул воды », — сказал Сопер.Этот эффект может играть роль в разнице между длинами связей ОН и OD.

Исследователи также объяснили, что понимание структур легкой и тяжелой воды может не иметь немедленных приложений, но может помочь исследователям в различных областях в будущем.

«Нет очевидного немедленного воздействия от понимания этих структур, кроме очевидного момента, что это, несомненно, побудит теоретиков к большим усилиям, чтобы увидеть, смогут ли они понять наши открытия», — сказал Сопер.«Вода, пожалуй, самый важный материал в среде обитания человека. Хотя есть много других материалов, которые мы можем изучить и изучаем, каким-то образом вода вызывает большой интерес из-за ее фундаментальной важности для нас.

«В конечном итоге, если мы лучше поймем воду, мы станем лучше предсказывать ее свойства, такие как ее способность образовывать кристаллы и капли воды в атмосфере, которые, в свою очередь, могут вызывать очень разрушительные штормы, как следствие, ее способность действовать как среда, в которой эволюционировала жизнь, среда, в которой белки сворачиваются в свои естественные структуры, материал, используемый в нашей промышленности для нагрева и охлаждения, материал, используемый в качестве растворителя и очистителя.Список можно продолжать бесконечно! »

Дополнительная информация: Soper, A.K. и Бенмор, C.J. «Квантовые различия между тяжелой и легкой водой». Physical Review Letters 101 065502 (2008).

Авторские права 2008 PhysOrg.com.

Все права защищены. Этот материал нельзя публиковать, транслировать, переписывать или распространять полностью или частично без письменного разрешения PhysOrg.com.

Повышение активности каталитических поверхностей для обезуглероживания топлива и химикатов

Ссылка :
Ученые определяют квантовые различия между легкой и тяжелой водой (2008, 26 августа)
получено 19 октября 2021 г.
с https: // физ.org / news / 2008-08-Scientist-Quantum-sizes-Heavy.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

В чем разница между обычной водой и «тяжелой водой»?

Тяжелая вода или оксид дейтерия — это жидкость с химическими свойствами, аналогичными обычной воде, но имеющая другое применение из-за большей массы и плотности.

Все слышали о воде или h3O, но гораздо меньше людей знают о природной тяжелой воде — D2O.

Что такое тяжелая вода?

Чтобы разгадать загадку тяжелой воды, нужно сначала понять концепцию изотопов. Когда атомы элемента различаются числом нейтронов в ядре, они называются изотопами. Водород имеет следующие изотопы.

Изображение протия, дейтерия и трития (Фото предоставлено Designua / Shutterstock)

Дейтерий — это изотоп водорода, который содержит на один нейтрон больше, чем стандартный атом водорода.Из-за этого дополнительного нейтрона в каждом атоме дейтерия он по существу весит вдвое больше, чем обычный атом водорода.

Подобно химической структуре воды (h3O), тяжелая вода или оксид дейтерия (D2O) также имеет два атома, прикрепленных к одному атому воды. Вместо обычных атомов протия тяжелая вода состоит из двух атомов дейтерия.

Молекулярная структура D2O (Фото: Шмитт Мария / Shutterstock)

Как и обычная вода, тяжелая вода представляет собой жидкость без запаха при комнатной температуре.Более того, дейтерий, равнозначный протию, также является стабильным изотопом. Это гарантирует, что тяжелая вода не радиоактивна. Молекулярный вес каждого атома дейтерия равен 20, тогда как атом h3O имеет молекулярную массу всего 18. Из-за своего более высокого веса дейтерий более плотный, чем вода. В твердом состоянии блок D2O будет тонуть в воде, а не плавать.

Плотные кубики тяжелой воды утонут в воде (Фото: Андрей Армягов / Shutterstock)

Это отличается от того, как ведет себя глыба льда (h3O).Легкий способ отличить D2O от h3O — это вес и плотность двух соединений. Тяжелая вода действительно встречается в природе, но не так часто, как вода. Отношение тяжелой воды природного происхождения к обычной воде составляет примерно 1:20 000 000 молекул. (URL — https://energyeducation.ca/encyclopedia/Heavy_water)

Для чего используется тяжелая вода?

Тяжелая вода может использоваться для получения определенных соединений, таких как дейтерий и тритий.Тяжелая вода также используется в ядерных реакторах. В этих реакторах должна происходить реакция деления с ураном-235. Реакция деления — это когда нейтрон выстреливает в большое ядро, которое впоследствии расщепляется. В результате этого расщепления выделяется большое количество энергии.

Деление в действии (Фото: general-fmv / Shutterstock)

В этих реакторах нейтроны движутся невероятно быстро, и их нужно замедлять. Более медленное движение нейтронов в реакторе обеспечивает эффективное осуществление реакции деления.Тяжелая вода действует как замедлитель нейтронов в этой реакции, поскольку она способна замедлить нейтрон. Это позволяет цепной реакции деления работать с ураном-235.

Тяжелая вода также может использоваться в качестве индикаторного соединения. Изотопный индикатор — это любой атом, который можно идентифицировать при добавлении в другую смесь. Такой атом позволяет ученым «отслеживать» движение смеси. Изотопный индикатор должен быть совместим со смесью, но он также может быть дифференцирован в смеси; тяжелая вода обеспечивает эту уникальную комбинацию.

Можно ли пить тяжелую воду?

В ограниченном количестве, да.

В небольших количествах тяжелая вода никак не повлияет на вас. Потребление D2O не повредит вам, потому что дейтерий не радиоактивен, поэтому вам не нужно беспокоиться о радиационном отравлении. Атомы дейтерия встречаются в природе в небольших количествах. На каждые семь тысяч атомов водорода приходится один атом дейтерия, что делает это довольно редким явлением. В таких пропорциях потребление D2O не причинит вреда человеку.С точки зрения вкуса тяжелая вода имеет несколько более сладкий вкус, чем обычная вода.

Стакан тяжелой воды? (Фото: Busra Ispir / Shutterstock)

Если вы потребляете значительное количество тяжелой воды, вы можете почувствовать некоторое беспокойство из-за изменения плотности жидкости. Вы можете почувствовать небольшое изменение давления жидкости в ушах. Тем не менее, это количество все равно не должно причинить серьезного вреда вашему организму, и редко кто может потреблять достаточно тяжелой воды, чтобы вызвать какие-либо серьезные расстройства.Однако, если вы потребляете тяжелую воду в больших количествах, это будет очень вредно для вашего здоровья.

Избыточное потребление D2O может оказаться фатальным (Фото предоставлено: Korosi Francois-Zoltan / Shutterstock)

Большая масса атомов дейтерия по сравнению с атомами водорода повлияет на химические реакции, протекающие в организме. Более тяжелые молекулы D2O замедляют естественные химические реакции, которые регулярно происходят в организме человека. Если количество тяжелой воды достигнет 20% от общего количества воды, присутствующей в вашем теле, это может оказаться фатальным.Некоторые типы тяжелой воды включают атомы трития вместо атомов дейтерия. Этот сорт еще более вреден, так как тритий тяжелее и, что более важно, радиоактивен. Любое употребление таких жидкостей приведет к телесным повреждениям и может повлиять на целостность ДНК человека.

Статьи по теме

К счастью, мы редко слышим о передозировках тяжелой воды любого типа, главным образом потому, что получение D2O очень сложно и дорого.Используя электролиз, можно получить чистую тяжелую воду, но у большинства людей нет доступа к этим ресурсам. Приобретение D2O также очень дорогое, цена превышает 100 долларов за 100 граммов жидкости. (факт — https://shop.isotope.com/productdetails.aspx?itemno=DLM-4-PK)

Легкая вода — Energy Education

Рис. 1. Обычная молекула воды. ^[1]

Легкая вода — это обычная вода, не содержащая большого количества дейтерия, что отличает ее от тяжелой воды.^[2] Хотя эта вода действительно содержит небольшое количество молекул тяжелой воды, этого недостаточно, чтобы внести какие-либо существенные изменения в ее свойства. Легкая вода играет важную роль в производстве электроэнергии из ядерной энергии, поскольку она может служить как замедлителем, так и хладагентом, унося энергию, генерируемую ядерным делением.

Использовать в качестве модератора

главная страница

В ядерных реакторах деления нейтроны должны быть замедлены, чтобы обеспечить эффективную цепную реакцию деления.Этот процесс замедления нейтронов известен как замедление, а материал, который замедляет эти нейтроны, известен как замедлитель нейтронов. Легкая вода может использоваться в качестве замедлителя в некоторых реакторах, в основном в реакторах с водой под давлением и реакторах с кипящей водой. ^[2] Легкая вода может работать только в качестве замедлителя в определенных ситуациях, поскольку она поглощает слишком много нейтронов для использования с необогащенным ураном, поэтому обогащение урана необходимо для работы реакторов, в которых легкая вода используется в качестве замедлителя.^[3] Это увеличивает общую стоимость эксплуатации, но удешевляет строительство легководных реакторов.

Самым простым из этих легководных реакторов является реактор с кипящей водой. Более 80% атомных электростанций мира используют эти легководные реакторы, в которых легководный реактор используется в качестве замедлителя. ^[4] В легководных реакторах существует толстостенный сосуд высокого давления, в котором находится ядерное топливо, замедлитель и охлаждающая вода, циркулирующие между топливными стержнями, чтобы замедлять нейтроны и уносить тепловую энергию.^[4]

Использование легкой воды в качестве замедлителя дает несколько преимуществ в плане безопасности. Во-первых, потеря любого теплоносителя лишает реактор его замедлителя, останавливая ядерную цепную реакцию. Однако радиоактивный распад по-прежнему производит энергию. ^[4] Кроме того, любое повышение температуры реактора приводит к тому, что вода становится менее плотной, что снижает уровень замедления, обеспечиваемый легкой водой, и снижает активность в реакторе. Это означает, что если реактивность возрастет слишком сильно, замедлится ядерная реакция будет меньше.

Список литературы

↑ Wikimedia Commons. (18 июня 2015 г.). Water Molecule 3D [Онлайн]. Доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Water_molecule_3D.svg#/media/File:Water_molecule_3D.svg
↑ ^2,0 ^2,1 Ян Хор-Лейси. (18 июня 2015 г.). Ядерная энергия в XII веке, 1-е изд. Берлингтон, Массачусетс, США: Elsevier Inc, 2006.
↑ HyperPhysics. (18 июня 2015 г.). Легководный ядерный реактор [Онлайн].Доступно: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nucene/ligwat.html
↑ ^4,0 ^4,1 ^4,2 Ричард Вольфсон. (18 июня 2015 г.). Энергия, окружающая среда и климат, 2-е изд. Нью-Йорк, Нью-Йорк, США: 2012.

Тяжеловодные реакторы — обзор

Введение

Тяжеловодные реакторы (HWR) — это ядерные реакторы, замедляемые ¹ (и, возможно, также охлаждаемые) тяжелой водой. Тяжелая вода, химическая формула D ₂ O, отличается от обычной, или легкой, воды тем, что имеет два атома дейтерия вместо обычных двух атомов водорода.Дейтерий — изотоп водорода, ядро которого содержит как протон, так и нейтрон. Поскольку тяжелая вода имеет лучшие замедляющие свойства, чем легкая вода, решетки с замедлителем тяжелой воды могут достигать критичности для более низкого обогащения урана, чем легководные, в том числе для природного урана, который имеет только ~ 0,7% ²³⁵ U.

Замедлитель вещества Свойства выражаются коэффициентом замедления , который отражает три желательных свойства замедлителя: большое уменьшение энергии нейтронов (увеличение летаргии нейтронов) за столкновение, большое микроскопическое сечение рассеяния и малое сечение поглощения.Коэффициент замедления рассчитывается путем умножения среднего приращения летаргии на сечение рассеяния и деления на сечение поглощения. У тяжелой воды коэффициент замедления составляет ~ 5500 по сравнению с ~ 70 для легкой воды (см. Wietfeldt, 2021).

Высокий коэффициент замедления тяжелой воды обусловлен, прежде всего, очень низким поперечным сечением поглощения тяжелой воды. Следствием этого является то, что бесконечная константа размножения решетки тяжелой воды UO ₂ продолжает увеличиваться с увеличением отношения объема замедлителя к топливу до значений ∼ 20, что намного выше, чем значение ∼ 2 в легкой -водяной реактор (LWR).Следовательно, HWR имеют более высокое отношение замедлителя к топливу, чем LWR, и, следовательно, обычно имеют более крупные зоны для данного уровня мощности, что подразумевает значительно более низкую среднюю плотность мощности, чем LWR (~ 10 МВт / м ³ против ~ 50 МВт / м ³). Большое количество тяжелой воды также влияет на динамические свойства HWR. В частности, HWR имеют большее время генерации нейтронов ², чем LWR (∼ 0,9 мс против ∼ 0,05 мс) и небольшое количество дополнительных запаздывающих нейтронов ³ (∼ 0.0003 на деление), в виде фотонейтронов , возникающих в результате реакции гамма-лучей с дейтерием.

В системах, где теплоноситель и замедлитель физически разделены и где теплоноситель составляет лишь небольшую часть объема тяжелой воды в активной зоне, потеря теплоносителя приводит только к незначительному снижению замедления. В таких системах из-за уменьшения поглощения и из-за тонких эффектов нейтронного спектра реактивность активной зоны увеличивается после потери теплоносителя без потери замедлителя.Этот эффект смягчается длительным временем генерации, что приводит к медленным переходным процессам, которые могут быть безопасно прекращены с помощью инженерных систем останова. В качестве дополнительной меры безопасности в некоторых конструкциях используются две отдельные системы отключения.

Поскольку тяжелая вода подвергается воздействию большого потока нейтронов, дейтерий может поглощать нейтрон и превращаться в тритий, который подвергается бета-распаду (максимальная энергия 18,6 кэВ) с периодом полураспада около 12 лет и может представлять радиологическую опасность, если проглотил или вдохнул.Активность трития в теплоносителе может достигать ∼ 1,4 Ки / кг (Son et al., 2009). Его высвобождение обычно предотвращается за счет использования передовых технологий уплотнения для систем охлаждающей жидкости и замедлителя. На некоторых заводах также используется установка по удалению трития (TRF), где тритий отделяется от меченной тритием тяжелой воды каталитическим обменом с последующей криогенной дистилляцией и впоследствии хранится в виде гидрида титана (Son et al., 2009) для последующего промышленного использования (например, люминесцентный). знаки).

Высокая чистота тяжелой воды (содержание легкой воды в замедлителе менее 1%) имеет важное значение для поддержания хорошей нейтронной экономии.При необходимости для повышения содержания изотопов используется установка для перегонки.

За прошедшие годы ряд проектов тяжеловодных энергетических реакторов был разработан в Канаде, Великобритании, Индии, Германии и Аргентине. Наиболее распространенной является канадская конструкция CANDU ⁴ ( CAN ada D euterium U ranium). Существует несколько вариантов дизайна CANDU, из которых CANDU-6 является наиболее близким к эталонному дизайну, а также имеет самое широкое распространение во всем мире.Таким образом, данный обзор тяжеловодных энергетических реакторов состоит из довольно подробного представления реакторной системы CANDU-6 и краткого описания других конструкций и их отличий от CANDU-6.

Часто задаваемые вопросы (FAQ) | Совет по тяжелой воде, правительство Индии

Что такое тяжелая вода?

Тяжелая вода (D ₂ O) или оксид дейтерия состоит из двух атомов дейтерия и одного атома кислорода. Дейтерий — стабильный изотоп водорода с удвоенной массой водорода из-за наличия лишнего нейтрона в его ядре.Дейтерий присутствует в водороде и водородсодержащих соединениях, таких как вода, углеводороды и т. Д., И имеет небольшое естественное присутствие (D / D + H) от примерно 140 до 160 частей на миллион. То же самое извлекается и обогащается до> 99,85 мас.% IP, используемого в реакторах с тяжелой водой под давлением (PHWR).

Какая польза от тяжелой воды?

Тяжелая вода обладает схожими физическими и химическими свойствами, но отличается по ядерным свойствам по сравнению с обычной водой, что делает ее чрезвычайно эффективным материалом для использования в качестве замедлителя и теплоносителя в реакторах с тяжелой водой под давлением (PHWR).

Что такое модератор?

Замедлитель требуется в ядерном реакторе для замедления нейтронов, образующихся во время реакции деления, чтобы цепная реакция могла поддерживаться. Тяжелая вода является отличным замедлителем из-за ее высокого коэффициента замедления и низкого сечения поглощения нейтронов.

Что такое охлаждающая жидкость?

Тепловая энергия, вырабатываемая в активной зоне реактора в результате реакции деления, должна отводиться теплоносителем. Тяжелая вода используется в качестве теплоносителя первого контура для передачи тепла, выделяемого в результате реакции деления, на теплоноситель второго контура, легкую воду.Легкая вода забирает тепловую энергию из тяжелой воды и генерирует пар с давлением, подходящим для работы паровых турбин. Паровые турбины приводят в действие генераторы для выработки электроэнергии.

Активно ли Heavy Water Radio?

Нет, тяжелая вода не радиоактивна. Это оксид дейтерия (D ₂ O), который является стабильным изотопом водорода.

Когда и почему говорят о радиоактивности тяжелой воды, используемой на атомных электростанциях?

Небольшое количество дейтерия в тяжелой воде превращается в тритий путем поглощения нейтрона в ядерном реакторе.Тритий — это радиоактивный изотоп водорода, имеющий в ядре два нейтрона. Кроме того, некоторые ионные примеси, которые переносятся тяжелой водой в качестве замедлителя или хладагента, также активируются в процессе облучения. Следовательно, радиоактивность наблюдается в тяжелой воде, используемой в ядерных реакторах.

Вредна ли тяжелая вода для здоровья?

Небольшое количество тяжелой воды не опасно для здоровья человека. Фактически, человеческое тело содержит несколько граммов тяжелой воды в естественном изобилии. Небольшие количества тяжелой воды использовались в клинических исследованиях и лечении младенцев, кормящих женщин и взрослых без каких-либо побочных эффектов.Токсические эффекты тяжелой воды начинают проявляться только тогда, когда содержание дейтерия в жидкостях организма превышает 20%, что является наиболее маловероятным событием.

Что такое вода, обедненная дейтерием?

Вода, содержащая дейтерий меньше его естественного содержания (<125 частей на миллион), называется водой, обедненной дейтерием. Он становится популярным в качестве адъювантной терапии рака.

Может ли тяжелая вода разложиться?

Тяжелая вода имеет большее сродство с легкой водой, и ее IP может ухудшиться, если она вступит в контакт с легкой водой в любой форме.Он может легко поглощать легкую воду, присутствующую в воздухе, в виде влаги.

Есть ли фиксированный срок службы для тяжелой воды?

У Тяжелой воды нет фиксированного срока службы.

Человеческие вкусовые рецепторы могут отличить обычную воду от «тяжелой»

Это может немного шокировать, но технически говоря, не вся вода на Земле состоит из молекул H ₂ O.

Менее века назад открытие изотопа водорода дейтерия — ² H, но часто упрощенного до D — показало существование другого вида воды с химической формулой ² H ₂ O или просто D. ₂ О.

Вот чем они отличаются. Типичный атом водорода содержит в своем ядре один протон. Однако изотоп дейтерия помимо протона имеет нейтрон, что придает атому водорода большую массу. Следовательно, воду, образованную этим типом тяжелого водорода, обычно называют … тяжелой водой.

Помимо этого ключевого различия между H ₂ O и D ₂ O, которое дает тяжелую воду примерно на 10 процентов большей плотности, чем обычная вода, эти два типа воды химически одинаковы, хотя дейтерий действительно демонстрирует несколько разные связи. поведение по отношению к обычному водороду (который, кстати, также известен как протий).

Из-за этого измененного поведения связывания, которое может повлиять на химию организма, если вы проглотите дейтерий в D ₂ O, ученые обычно говорят, что пить тяжелую воду — не лучшая идея, по крайней мере, не в больших дозах.

Тем не менее, небольшие количества считаются безвредными для человека и на самом деле часто вводятся участникам научных экспериментов.

Из-за такого случайного потребления, которое прошло уже почти столетие, существует давний вопрос о том, имеет ли тяжелая вода такой же вкус, как обычная питьевая вода, или ее тонкие изотопные вариации приводят к другому вкусу, который люди могут почувствовать.

«Имеются неофициальные данные 1930-х годов о том, что вкус чистого D ₂ O отличается от нейтрального вкуса чистого H ₂ O, который описывается в основном как« сладкий »», — международная группа исследователей во главе с первыми авторами и биохимиками Натали Бен Абу и Филипом Э. Мейсон объясняют в новом исследовании.

«Однако Юри и Фаилла [первым из них был Гарольд Юри, ученый, открывший дейтерий] ответили на этот вопрос в 1935 году, авторитетно заключив, что после дегустации« ни один из нас не может обнаружить ни малейшей разницы между вкусом обычной дистиллированной воды и вкусом. чистой тяжелой воды ».«

Но было ли это заключение немного преждевременным? Бен Абу и Мейсон говорят, что однозначное мнение Юри и Фэйллы по этой теме эффективно сдерживало дальнейшие исследования в этой области на большую часть следующего столетия, по крайней мере, с точки зрения тестирования вкусов человека.

Испытания на крысах показали, что слишком большое потребление тяжелой воды может быть фатальным для животных, но доказательства того, могут ли крысы почувствовать разницу, остаются неясными.

За последние два десятилетия или около того, в нашем понимании человеческие вкусовые рецепторы побудили к повторному открытию подобных старых случаев — и в своем новом исследовании Бен Абу, Мейсон и их команда наконец-то могут подтвердить, что действительно есть что-то немного другое во вкусе тяжелой воды.

«Несмотря на то, что два изотопа номинально химически идентичны, мы убедительно показали, что люди могут различать по вкусу (который основан на химическом ощущении) между H ₂ O и D ₂ O, с Последний имеет ярко выраженный сладкий вкус », — объясняет старший автор и физико-химик Павел Юнгвирт из Чешской академии наук.

В эксперименте по проверке вкуса с 28 участниками большинство людей смогли различить H ₂ O и D ₂ O, и тесты со смешанным количеством воды показали, что большая доля тяжелой воды воспринималась как дегустация. слаще.

В тестах на мышах, однако, животные, по-видимому, не предпочитали пить тяжелую воду обычной воде, хотя они показали предпочтение сахаристой воде, что позволяет предположить, что у мышей D ₂ O не вызывает такого же сладкого вкуса. что люди могут воспринимать.

Другие вкусовые тесты, проведенные командой, показывают, почему это так, показывая, что вкусовая восприимчивость человека к D ₂ O опосредована вкусовым рецептором TAS1R2 / TAS1R3, который, как известно, реагирует на сладость как в натуральных сахарах, так и в искусственных подсластителях. .

Эксперименты в лаборатории с клетками HEK 293 подтвердили то же самое, показывая устойчивые ответы в клетках, экспрессирующих TAS1R2 / TAS1R3, при воздействии D ₂ O.

Кроме того, компьютерное моделирование с симуляцией молекулярной динамики выявило небольшие различия во взаимодействиях. между белками и H ₂ O по сравнению с D ₂ O, который, по словам команды, требует дальнейшего изучения, чтобы полностью объяснить, но согласуется с предыдущими исследованиями и предоставляет еще один пример ядерных квантовых эффектов в химических системах, включая воду.

«Наши результаты указывают на рецептор сладкого вкуса человека TAS1R2 / TAS1R3, необходимый для сладости D ₂ O», — заключают авторы.

«На молекулярном уровне это общее поведение может быть прослежено до немного более сильной водородной связи в D ₂ O по сравнению с H ₂ O, которая обусловлена ядерным квантовым эффектом, а именно разницей в энергии нулевой точки.