Geachte wetenschap,
Ondanks dat ik in de sociale wetenschappen ben gegaan, ben ik altijd gefascineerd geweest door kernfysica. In een recent bericht op Slog had je het over zwaar water, en dat gaf me zin om daar wat vragen over te stellen: Hoe wordt het gemaakt? Is het giftig, met andere woorden, zou ik het kunnen drinken en er iets van merken? Is het eigenlijk zwaarder dan “normaal” water? Als ik er niet dood aan ga, is het dan duur en kan ik er een liter van kopen om indruk te maken op mijn nerdvrienden?
Als je een kernreactor in de achtertuin wilt bouwen, is zwaar water de beste keus. Het gaat allemaal om de waterstof. Water, zwaar of licht, bestaat uit een zuurstofatoom en twee waterstofatomen. De meeste waterstofkernen zijn slechts eenzame kleine protonen. (Als je weet wie Ronald McDonald is, maar dit niet weet over waterstof, ga dan terug in de tijd en geef jezelf een klap). In zeldzame gevallen vergezelt een of twee neutronen het proton in waterstof, waardoor het gewicht verdubbelt of verdrievoudigt. Zwaar water is gewoon water, waarin tenminste één van de waterstofatomen een neutron heeft.
Dus, is zwaar water eigenlijk zwaarder dan gewoon water? Ja, maar niet veel. Je drinkt altijd zwaar water. Het is aanwezig in alle water in piepkleine hoeveelheden; 1 op de 3.000 watermoleculen is eigenlijk zwaar water. Omdat de chemische eigenschappen van de zwaardere waterstof-nucleus-met-een-neutron iets anders zijn, begint zwaar water allerlei lichaamsdelen te verstoppen. Uiteindelijk, als je genoeg gezuiverd zwaar water dronk – meer dan 20 gallon, minstens een kwart zwaar – zou je sterven. Een ontevreden Canadees probeerde zijn collega’s op deze manier te doden. Hij was niet erg succesvol.
Zwaar water maken gaat over het scheiden van het zware water van het lichte, door distillatie of een andere truc. Gezien hoe dicht zwaar water chemisch bij licht ligt, is dit afschuwelijk duur. Er zijn maar een paar fabrieken in de wereld die dit kunnen. Vijf liter zwaar water kopen waarbij beide waterstofatomen het extra neutron hebben, kost je zo’n 2000 dollar. Aan de andere kant kun je je vrienden imponeren met zinkende ijsblokjes van zwaar water.
Okee, maar ik heb je een achtertuin kernreactor beloofd. Als je een nucleaire kettingreactie wilt starten, moet je plutonium kopen (moeilijk, want zelfs de Libiërs verkopen het niet meer), uranium verrijken voor de meer splijtbare isotoop 235, of niet-verrijkt uranium met zwaar water gebruiken. Voor de keuze tussen het verrijken van uranium – dat de neiging heeft gewelddadig te exploderen wanneer het te hoog wordt opgestapeld – of het verrijken van water (voor zwaar water), kiezen de verstandigen onder ons voor het laatste.
Incendiarily Yours,
Science
Send your questions to [email protected]