Ağır Su Nedir?

 

Ağır Su Nedir,Mayıs 1940’da Nazi orduları Paris’e yaklaşırken, ünlü Fransız bilim adamları Frederic ve irene Joliot -Curie gizlice dünyanın belli bir madde kaynağının Almanların eline geçmesini nasıl önleyeceklerini tasarladılar. Fizikçi Marie Curie’nin kızı irene ve kocası Frederic 1935 Nobel kimya ödülünü paylaşmışlardı ve her ikisi de antifaşist kuruluşların üyeleriydiler.

Böylece her ikisi bu kimyasal çnaddenin önemini kavrayan ve Almanların eline geçmesini önlemek için hayatlarını tehlikeye atacak kadar Nazilere kin besleyen birçok kişi arasındaydılar.

Bu çift, tüyler ürpertici bir operasyonla bu maddenin çoğunu, ümitsizlik içinde geri çekilen İngiliz asker leri ile Ingiltere’ye göndermeyi başardılar.

Foliot-Curies’in kendileri Nazilere direnişte arkada kalmalarına rag men, Londra’ya gönderdikleri 140 qu art (132 litre) lik madde atom bom basının gelişmesine yardım etti. Bu kadar çok bağlı olunan kimyasal madde neydi? Su…. bu madde elbet teki musluk suyu değildi, ancak ağır su olarak bilinen özel bir su cinsiydi.

Normal su gibi ağır su bir oksijen atomu ve iki hidrojen atomundan ibarettir ve kimyasal formülü HO şeklindedir.

Normal suyun aksine ağır suyun hidrojen atomları biraz değişiktir ve döteryum (veya ağır hid rojen) olarak adlandırılır, ağır suyun bazan D2O kimyasal formülü ile gösterilmesinin nedeni budur.

Yaklaşık 5000 hidrojen atomunun biri döteryumdur ve birçoksuyun her 6760 nor mal su kısmı için bir kısmı ağır su molekülüdür. (Bazı su moleküllerinin bir H atomu ve bir D atomu vardır. Bu nadir olan HDO pek faydalı değildir, ağır sudan bahsedenler her zaman saf D2O yu kastederler.

Normal ve döteryumun her ikisinin sözkonusu olduğu bütün hidrojen atomları iki tanecikten ibarettir: merkezi pozitif yüklü bir proton ve daha küçük negatif yüklü bir elektron. Elektron atomun çekirdeğini oluşturan proton etrafında döner.

Fizik bilgini Harold C. Urey 1931’de, ortada pro tonla beraber bulunan üçüncü bir taneciği olan bir nötron ikinci bir çeşit hidrojen olan döteryumu buldu. Nötronlar hemen hemen protonlarla aynı boyiıt ve aynı ağırlıktadır, ancak isminden de anlaşılacağı gibi, nötronlar elektrikçe nötral, yüksüz ta neciklerdir.

Diğer taraftan nötronlar uranyum atomlarını çok hızlı bilardo topları gibi fırlatır. Birçok serbest nötronların kaynağı daha hızlı giden nötronlar üretir.

Bu sorunu çözmek için bilimadamları nötronları önce bir moderator içinden geçirmeyi düşünmüşlerdir. Moderator nötronları ya vaşlatan bir madde tabakasıdır.

İdeal bir moderator oldukça yoğun bir sıvıdır. Normal su tam olarak uygun olabilirdi, ancak bilimadamları normal hidrojen atomlarının bütün nötronları yutarak onları döteryum atomlarına çevirdiğini bulmuşlar dır. Diğer yandan döteryum atomları hemen hemen hiç nötron absorplamaz.

Bu yüzden, döteryum nükleer reaksiyonlarda gerekli olan yavaş hareket eden nötronları üretmek için ideal olmuştur. (Ara sıra döteryum nötron absorplar, çok seyrek olarak bunu yapınca oluşan atomlara trityum atomları denir, ve iki nötronu olan trityum normal hidrojenin üç ka tı daha ağırdır. Çok kararsız olan trityum hemen hemen her zaman nöt Tonlarının bir veya ikisini sonuçta 2 salıverir).

Joliet-Curie ağır. suyun yararının tam olarak farkındaydılar ve dünyanın en büyük ağır su, D2 O, kaynağını Norveç’ten satın alıp ve sonra İngiltere’ye göndermeyi düşünmelerinin nedeni buydu.

Ne yazık ki ilk atom bombasını yapmayı planlayan bilimadamları sonunda, ağır su uranyumu bozduğundan ve yapılması zor olduğundan onu kullanmamaya karar verdiler. Ağır su yerine bilimadamları karbonun yumuşak kaygan, siyah bir şekli olan çok saf grafiti seçtiler.

Ağır Su Reaktörleri

1950 ve 1960’lar sırasında ağır su nükleer reaktörler için daha fazla kullanılmadı. Ancak şimdi artan teknik ilerlemeler daha önceki araştırmalarda görülen bazı zorlukları çözmeyi mümkün kıldığından D2O ya dönülme işaretleri vardır.

Birçok maddenin dünyadaki kaynağının tükenmesiyle araştırıcılar ve mühendisler, normal su gibi basit bir madde nin yavaşça kaynatılmasıyla bu kadar faydalı herhangi bir maddenin yapılabilmesinden çok sevindiler, llgil Referanslar.

Nükleer Güç

Nötronların varlığı hidrojenin kimyasal özelliklerini çok az, fakat özelliklerini oldukça değiştirir.

Bu, Urey’inde çabucak kavradığı gibi, döteryumun regüler hidrojenden hemen hemen tam iki kere daha ağır olması nedeniyleydi.

Döteryumun fazladan bir nötronu olduğundan, hidrojen atomunun bir yerine iki protonu olmuş olsaydı döteryum hidrojenle kabaca aynı ağırlıkta olacaktı (elektronlar o kadar hafiftir ki hesaba katılmaz).

Regüler hidrojen atomik ağırlığı 1.008 atomik kütle birimi olan hidrojene denir. (Atom ağırlığı geleneksel olarak atomik kütle birimi cin sinden ifade edilir,Döteryum ato munun kütlesi 2.0140 dır, bu aşağı yukarı hidrojenin kütlesinin 2 katıdır.

Döteryumdan yapılan su, D2 0,regülar sudan ağırlıkça çok az farkeder, “Ağır su” denmesinin nedeni budur. Ağır suyun ağırlığı elde edilme sırrıdır. H20 dan daha ağır ol masından dolayı D 2 O kolaylıkla donar, ancak H20 dan daha zor kaynar.

Normal su 212°F (100°C) de kaynayıp 32 °F (0°C) de donarken normal suyun aksine ağır su 214, 56°F (101, 42°C) de kaynar ve 38. 82°F (3.79°C) de donar.

Yüzlerce gu artlık suyu tam 212°F (100°C) de sadece bir iki damla su kalana kadar buharlaştırıp  uçurursak son kalan bir iki damla hemkn hemen saf ağır sudur.

Nükleer silahlar için araştırmaların yapıldığı ilk günlerde ağır su, foliotue Curieler için onu yapmak ve Londra’ya kaçırmak zahmetine katlanmaya yetecek kadar değerliydi.

Ağır su radyoaktif değildir, ancak nükleer reaksiyonları başlatan “yavaş” nötron lar denilen tanecikleri üretmede kullanılabiliyordu.

Atom çekirdeği parçalanınca zincir reaksiyonları oluşur ve çekirdekten yayılan tanecikler diğer atomlara çarpar ve bu atomların çe kirdeklerini de parçalar. Bu işlemin meydana gelmesi bir atom bombasının yaptığı gibi sıcak, şiddetli bir patlama meydana getirir.

Bunun gibi birçok reaksiyon uran yum gibi maddeleri nötronlarla bombardıman etmekle oluşturulur.

Ağır Su Üretimi

Ağır su üretiminde en çok kullanılan metodlar arasında hidrojenin arıtılması, eşanjör reaksiyonu, suyun arıtılması ve elektroliz sayılabilir Üretim komplekslerinde saf ağır su veya dötoryum (ağır hidrojen) üretimi için bu metodlardan en az ikisinin kombinasyonu kullanılır Bu farklı metodlar aşağıda verilmiştir.

Hidrojenin arıtılması: 2 hidrojen – atomlu gaz sıvılaştrılır ve daha sonra buharlaştırılır. İlk arıtma ürünü hafif, İkincisi ise ağır madde yani ağır hidrojenli maddedir Bu işlem tekrar lanarak ağır hidrojen konsantrasyonu arttırılır Uygun konsantrasyona ulaşıldığında, ağır hidrojen toplanır. Ağır su elde etmek için döteryum (ağır hidrojen) oksijenle ya kılır ve buhar, ağır su biçiminde yoğunlaş tırılır.

Eşanjör reaksiyonu: Yüksek sıcaklıklarda hidrojen sülfür (H2 S) ile suyun reaksiyonu ağır su (D2O) verme eğilimindedir, buna karşılık düşük sıcaklıklarda bir döteryum atomlu su (HDO) elde edilir.

(C) Basit su arıtımında önce hafif madde buharı elde edilir ve kalan sudaki ağır su konsantrasyonunda artış sağlanır.

(D) Elektroliz: Normal’hidrojenli su kolayca elektroliz edilir ve geriye yüksek konsantrasyonlu döteryum içeren su molekülleri kalır

 

 

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir