Kära vetenskap,
Trots att jag valt samhällsvetenskap har jag alltid varit fascinerad av kärnfysik. Du nämnde tungt vatten i ett nyligen publicerat inlägg på Slog, och det fick mig att vilja ställa några frågor om det: Hur tillverkas det? Är det giftigt överhuvudtaget – det vill säga, skulle jag kunna dricka det och märka någon skillnad? Är det faktiskt tyngre än ”vanligt” vatten? Om det inte skulle ta livet av mig att dricka det, är det då dyrt och något jag kan köpa en liter av för att imponera på mina nördvänner?
Om du vill bygga en kärnreaktor på en bakgård är tungt vatten ditt bästa val. Allt handlar om väte. Vatten – tungt eller lätt – består av en syreatom och två väteatomer. De flesta vätekärnor är bara ensamma små protoner. (Om du vet vem Ronald McDonald är, men inte vet detta om väte, gå tillbaka i tiden och ge dig själv en örfil). I sällsynta fall följer en neutron eller två med protonerna i väte – vilket fördubblar eller tredubblar dess vikt. Tungt vatten är bara vanligt gammalt vatten, där minst en av väteatomerna har en neutron.
Så, är tungt vatten faktiskt tyngre än vanligt vatten? Ja, men inte särskilt mycket. Du dricker tungt vatten hela tiden. Det finns i allt vatten i pyttesmå mängder. 1 av cirka 3 000 vattenmolekyler är faktiskt tungt vatten. Eftersom de kemiska egenskaperna hos den tyngre vätekärnan med en neutron är något annorlunda börjar tungt vatten att klumpa ihop alla möjliga kroppsdelar. Om du dricker tillräckligt mycket renat tungt vatten – mer än 20 gallon, minst en fjärdedel tungt – dör du så småningom. En missnöjd kanadensare försökte döda sina medarbetare på detta sätt. Han lyckades inte så bra.
För att framställa tungt vatten handlar det om att separera det tunga vattnet från det lätta, genom destillation eller något annat knep. Med tanke på hur nära kemiskt tungt vatten ligger ljuset är detta ohyggligt dyrt. Endast ett fåtal anläggningar runt om i världen kan ens göra det. Att köpa fem liter tungt vatten där båda väteatomerna har den extra neutronen skulle kosta cirka 2 000 dollar. På plussidan kan du imponera på dina nördvänner med sjunkande iskuber med tungt vatten.
Okej, men jag lovade dig en kärnreaktor på bakgården. Om du vill starta en nukleär kedjereaktion måste du köpa plutonium (svårt, eftersom inte ens libyerna säljer något mer), anrika uran till den mer klyvbara isotopen 235 eller använda oanrikat uran med tungt vatten. Om man får välja mellan att anrika uran – som har en tendens att explodera våldsamt när det staplas för högt – eller att anrika vatten (för tungt vatten), väljer de förnuftiga bland oss det senare.
Incendiarily Yours,
Science
Sänd dina frågor till [email protected]