Dear Science,
Despite going into the social sciences, I’ve always been fascinated by nuclear physics. Wspomniałeś o ciężkiej wodzie w jednym z ostatnich postów na Slogu i to sprawiło, że chciałem zadać kilka pytań na jej temat: Jak się ją wytwarza? Czy jest ona w ogóle toksyczna – to znaczy, czy mógłbym ją pić i zauważyć jakąkolwiek różnicę? Czy jest cięższa od „normalnej” wody? Jeśli wypicie jej nie zabiłoby mnie, czy jest droga i czy mógłbym kupić jej galon, aby zaimponować moim znajomym maniakom?
Jeśli chcesz zbudować podwórkowy reaktor jądrowy, ciężka woda jest najlepszym rozwiązaniem. Wszystko zależy od wodoru. Woda – ciężka czy lekka – składa się z atomu tlenu i dwóch atomów wodoru. Większość jąder wodoru to po prostu samotne, małe protony. (Jeśli wiesz, kim jest Ronald McDonald, ale nie wiesz tego o wodorze, cofnij się w czasie i wymierz sobie policzek). Rzadko, neutron lub dwa towarzyszą protonowi w wodorze – podwajając lub potrajając jego masę. Ciężka woda jest po prostu zwykłą starą wodą, w której przynajmniej jeden z atomów wodoru ma neutron.
Czy zatem ciężka woda jest rzeczywiście cięższa od zwykłej wody? Tak, ale nie o wiele. Pijesz ciężką wodę cały czas. Jest ona obecna we wszystkich wodach w maleńkich ilościach; 1 na około 3000 cząsteczek wody jest w rzeczywistości ciężką wodą. Ponieważ właściwości chemiczne cięższych jąder wodoru z neutronami są nieco inne, ciężka woda zaczyna oblepiać wszystkie części ciała. W końcu, gdybyś wypił wystarczająco dużo oczyszczonej ciężkiej wody – ponad 20 galonów, co najmniej jedną czwartą ciężkiej – umarłbyś. Pewien niezadowolony Kanadyjczyk próbował zabić w ten sposób swoich współpracowników. Nie wszystko mu się udało.
Produkcja ciężkiej wody polega na oddzieleniu ciężkiej wody od lekkiej, poprzez destylację lub inne sztuczki. Biorąc pod uwagę, jak bardzo ciężka woda jest zbliżona chemicznie do światła, jest to potwornie drogie. Tylko kilka zakładów na świecie jest w stanie to zrobić. Kupno pięciu litrów ciężkiej wody, w której oba atomy wodoru mają dodatkowy neutron, kosztowałoby cię około 2000 dolarów. Z drugiej strony, mógłbyś zaimponować swoim przyjaciołom-geekom tonącymi w ciężkiej wodzie kostkami lodu.
Dobrze, ale obiecałem Ci podwórkowy reaktor jądrowy. Jeśli chcesz uruchomić jądrową reakcję łańcuchową, musisz kupić pluton (trudne, bo nawet Libijczycy już go nie sprzedają), wzbogacić uran do bardziej rozszczepialnego izotopu 235, albo użyć niewzbogaconego uranu z ciężką wodą. Biorąc pod uwagę wybór między wzbogacaniem uranu – który ma tendencję do gwałtownych eksplozji, gdy spiętrza się zbyt wysoko – a wzbogacaniem wody (dla ciężkiej wody), rozsądni spośród nas wybierają to drugie.
Incendiarily Yours,
Science
Send your questions to [email protected]
.