تبلیغات
فیزیک هسته ای - آب سنگین
فیزیک هسته ای
گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من
درباره وبلاگ



مدیر وبلاگ : hatef bassare
نویسندگان
نظرسنجی
محتوای این وبلاگ چگونه است؟







آب سنگین

        با آب سخت اشتباه نشود.

آب سنگین آبی است که نسبت ایزوتوپ دوتریوم در آن از حد آب معمولی بیشتر است. در آب سنگین (با فرمول D۲O) بر خلاف آب معمولی (با فرمول H۲O) به جای هیدروژن ایزوتوپ هیدروژن دوتریوم (بافرمول

اتمی ۲H )با اکسیژن ترکیب شده‌است.با کمک این نوع از آب می‌توان پلوتونیوم لازم بری سلاح های اتمی را بدون نیاز به غنی سازی بالی اورانیوم تهیه کرد. از کاربردهای دیگر این آب می‌توان به استفاده از آن در

رآکتورهای هسته‌ای با سوخت اورانیوم، بعنوان متعادل کننده (Moderator) به جای گرافیت و نیز عامل انتقال گرمی رآکتور نام برد. آب سنگین واژه‌ای است که معمولا به اکسید هیدروژن سنگین، D۲O یا ۲H۲O

اطلاق می‌شود. هیدروژن سنگین یا دوتریوم (Deuterium)ایزوتوپی پایدار از هیدروژن است که به نسبت یک به ۶۴۰۰ از اتمهای هیدروژن در طبیعت وجود دارد. خواص فیزیکی و شیمیایی آن به نوعی مشابه با آب

سبک H۲O است.

فهرست مندرجات

1.       تاریخچه

2.       روش تهیه آب سنگین

3.       کند کننده نوترون

4.       آشکار سازی نوترینو

5.       آب نیمه سنگین

6.         آب با اکسیژن سنگین

تاریخچه

والتر راسل در سال ۱۹۲۶ با استفاده از جدول تناوبی «مارپیچ» وجود دو تریم را پیش بینی کرد.

هارولد یوری شیمیدان و از پیشتازان فعالیت روی ایزوتوپها که در سال ۱۹۳۴ جایزه نوبل در شیمی گرفت در سال ۱۹۳۱ ایزوتوپ هیدروژن سنگین را که بعدها به منظور افزایش غلظت آب مورد استفاده قرار گرفت،

کشف کرد. همچنین در سال ۱۹۳۳، گیلبرت نیوتن لوئیس (Gilbert Newton Lewis شیمیدان و فیزیکدان مشهور آمریکایی) استاد هارولد یوری توانست برای اولین بار نمونه آب سنگین خالص را به‌وسیله عمل

الکترولیز بوجود آورد.. . اولین کاربرد علمی از آب سنگین در سال در سال ۱۹۳۴ توسط دو بیولوژیست بنامهای هوسی(Hevesy) و هافر(Hoffer) صورت گرفت. آنها از آب سنگین برای آزمایش بیولوژیکی ، به منظور

. تخمین میزان بازدهی آب در بدن انسان، استفاده قرار دادند.بازدهی آب در بدن انسان، استفاده قرار دادند.

روش تهیه آب سنگین

در طبیعت از هر ۳۲۰۰ مولکول آب یکی آب نیمه سنگین HDO است. آب نیمه سنگین را می‌توان با استفاده از روش‌هایی مانند تقطیر یا الکترولیز یا دیگر فرآیندهای شیمیایی از آب معمولی تهیه کرد. هنگامی که

مقدار HDO در آب زیاد شد، میزان آب سنگین نیز بیشتر می‌شود زیرا مولکول‌های آب هیدروژن‌های خود را با یکدیگر عوض می‌کنند و احتمال دارد که از دو مولکول HDO یک مولکول H۲O آب معمولی و یک مولکول

D۲O آب سنگین به وجود آید. برای تولید آب سنگین خالص با استفاده از روش‌های تقطیر یا الکترولیز به دستگاه‌های پیچیده تقطیر و الکترولیز و همچنین مقدار زیادی انرژی نیاز است، به همین دلیل بیشتر از

روش‌های شیمیایی برای تهیه آب سنگین استفاده می‌کنند.

کند کننده نوترون

آب سنگین در بعضی از انواع رآکتور هسته ای نیز به عنوان کند کننده نوترون به کار می‌رود. نوترون‌های کند می‌توانند با اورانیوم واکنش بدهند.از آب سبک یا آب معمولی هم می‌توان به عنوان کند کننده استفاده

کرد، اما از آنجایی که آب سبک نوترون های حرارتی را هم جذب می‌کنند، رآکتورهای آب سبک باید اورانیو غنی شده اورانیوم با خلوص زیاد استفاده کنند، اما رآکتور آب سنگین می‌تواند از اورانیوم معمولی یا غنی

نشده هم استفاده کند، به همین دلیل تولید آب سنگین به بحث‌های مربوط به جلوگیری از توسعه سلاح‌های هسته‌ای مربوط است. رآکتورهای تولید آب سنگین را می‌توان به گونه‌ای ساخت که بدون نیاز به

تجهیزات غنی سازی، اورانیوم را به پلوتونیوم قابل استفاده در بمب اتمی تبدیل کند. البته برای استفاده از اورانیوم معمولی در بمب اتمی می‌توان از روش‌های دیگری هم استفاده کرد. کشورهای هند، اسرائیل،

پاکستان، کره شمالی، روسیه و آمریکا از رآکتورهای تولید آب سنگین برای تولید بمب اتمی استفاده کردند.با توجه به امکان استفاده از آب سنگین در ساخت سلاح هسته‌ای، در بسیاری از کشورها دولت تولید

یا خرید و فروش مقدار زیاد این ماده را کنترل می‌کند. اما در کشورهایی مثل آمریکا و کانادا می‌توان مقدار غیر صنعتی یعنی در حد گرم و کیلوگرم را بدون هیچ گونه مجوز خاصی از تولید کنندگان یا عرضه کنندگان

مواد شیمیایی تهیه کرد. هم اکنون قیمت هر کیلوگرم آب سنگین با خلوص ۹۸۹۹درصد حدود ۶۰۰ تا ۷۰۰ دلار است. گفتنی است بدون استفاده از اورانیوم غنی شده و آب سنگین هم می‌توان رآکتور تولید

پلوتونیوم ساخت. کافی است که از کربن فوق العاده خالص به عنوان کند کننده استفاده شود از آنجایی که نازی‌ها از کربن ناخالص استفاده می‌کردند، متوجه این نکته نشدند در حقیقت از اولین رآکتور اتمی

آزمایشی آمریکا سال ۱۹۴۲ و پروژه منهتن که پلوتونیم آزمایش ترینیتی و بمب مشهور «Fat Man» را ساخت، از اورانیوم غنی شده یا آب سنگین استفاده نمی‌شد.

آشکار سازی نوترینو

رصدخانه نوترینوی سادبری در انتاریوی کانادا از هزار تن آب سنگین استفاده می‌کند. آشکار ساز نوترینوی در اعماق زمین و در دل یک معدن قدیمی کار گذاشته شده تا مئون های پرتوهای کیهانی به آن نرسد.

هدف اصلی این رصدخانه یافتن پاسخ این پرسش است که آیا نوترینو های الکترون که از همجوشی در خورشید تولید می‌شوند، در مسیر رسیدن به زمین به دیگر انواع نوترینوها تبدیل می‌شوند یا خیر. وجود آب

سنگین در این آزمایش‌ها ضروری است، زیرا دوتریم مورد نیاز برای آشکارسازی انواع نوترینوها را فراهم می‌کند. آزمون‌های سوخت و ساز در بدن از مخلوط آب سنگین با ۱۸O H۲ آبی که اکسیژن آن ایزوتوپ ۱۸O

است نه ۱۶O برای انجام آزمایش اندازه گیری سرعت سوخت و ساز بدن انسان و حیوانات استفاده می‌شود. این آزمون سوخت و ساز را معمولا آزمون آب دوبار نشاندار شده می‌نامند.

آب نیمه سنگین

چنانچه در اکسید هیدروژن تنها یکی از اتمهی هیدروژن به یزوتوپ دوتریوم تبدیل شود نتیجه حاصله (HDO) را آب نیمه سنگین می‌گویند. در مواردی که ترکیب مساوی از هیدروژن و دوتریوم در تشکیل مولکوهی آب

حضور داشته باشند، آب نیمه سنگین تهیه می‌شود. دلیل ین امر تبدیل سریع اتم هی هیدروژن و دوتریوم بین مولکولهی آب است، مولکول آبی که از ۵۰ درصد هیدروژن معمولی (H) و ۵۰ درصد هیدروژن سنگین(D)

تشکیل شده‌است، در موازنه شیمییی در حدود ۵۰ درصد HDO و ۲۵ درصد آب (H۲O) و ۲۵ درصد D۲O خواهد داشت. نکته قابل توجه آن است که آب سنگین را نبید با با آب سخت که اغلب شامل املاح زیاد است و

یا یا آب تریتیوم (T۲O or ۳H۲O) که از یزوتوپ دیگر هیدروژن تشکیل شده‌است، اشتباه گرفت. تریتیوم یزوتوپ دیگری از هیدروژن است که خاصیت رادیواکتیو دارد و بیشتر بری ساخت موادی که از خود نور منتشر

می‌کنند بکار برده می‌شود..

آب با اکسیژن سنگین

آب با اکسیژن سنگین، در حالت معمول H۲۱۸O است که به صورت تجارتی در دسترس است ببیشتر بری ردیابی بکار برده می‌شود. بعنوان مثال با جیگزین کردن ین آب (از طریق نوشیدن یا تزریق) در یکی از

عضوهی بدن می‌توان در طول زمان میزان تغییر در مقدار آب ین عضو را بررسی کرد. این نوع از آب به ندرت حاوی دوتریوم است و به همین علت خواص شیمیی و بیولوژیکی خاصی ندارد بری همین به آن آب سنگین گفته  نمی‌شود .

 ممکن است اکسیژن در آنها بصورت یزوتوپهی O۱۷ نیز موجود باشد، در هر صورت تفاوت فیزیکی ین آب با آب معمولی تنها چگالی بیشتر آن است.

 





نوع مطلب : فیزیک هسته ای ، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
سه شنبه 12 مرداد 1389
شنبه 18 شهریور 1396 ساعت 08 و 07 دقیقه و 53 ثانیه
Yes! Finally someone writes about foot complaints.
یکشنبه 15 مرداد 1396 ساعت 19 و 22 دقیقه و 19 ثانیه
Hi! This is my first visit to your blog! We are a team of volunteers and starting
a new initiative in a community in the same niche. Your blog provided us
valuable information to work on. You have done a outstanding
job!
دوشنبه 9 مرداد 1396 ساعت 21 و 40 دقیقه و 40 ثانیه
Great article.
سه شنبه 13 تیر 1396 ساعت 23 و 41 دقیقه و 12 ثانیه
We stumbled over here different web address and thought I may
as well check things out. I like what I see so now i am following you.
Look forward to checking out your web page again.
سه شنبه 26 اردیبهشت 1396 ساعت 00 و 23 دقیقه و 21 ثانیه
I blog frequently and I really appreciate your content.
Your article has really peaked my interest. I am
going to bookmark your website and keep checking for new information about once per week.

I subscribed to your Feed too.
دوشنبه 25 اردیبهشت 1396 ساعت 00 و 26 دقیقه و 04 ثانیه
Hi all, here every person is sharing these kinds of
experience, therefore it's nice to read this blog, and I used to
pay a quick visit this web site all the time.
یکشنبه 20 فروردین 1396 ساعت 03 و 30 دقیقه و 20 ثانیه
Greetings from Los angeles! I'm bored to death at
work so I decided to check out your blog on my iphone during lunch break.

I love the knowledge you present here and can't wait to take a look when I get home.
I'm amazed at how quick your blog loaded on my mobile
.. I'm not even using WIFI, just 3G .. Anyhow, great site!
پنجشنبه 11 فروردین 1390 ساعت 09 و 31 دقیقه و 46 ثانیه
واقعا با تبدیل کردن بدن یه مورچه به انرژی میشه اب یه استخر رو جوش اورد؟
وبلاگ خوبی دارید.
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر




صفحات جانبی
آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :
امکانات جانبی
<