شارك
الرئيسيةما هو الديوتيريوم؟
الديوتيريوم (D ، أو H2)، ويسمى أيضاً الهيدروجين الثقيل، هو نظير للهيدروجين (النظير هو ذرات نفس العنصر الكيميائي التي تتماثل بالعدد الذري لكن تختلف بعدد النيوترونات) مع نواة تتكون من بروتون واحد ونيوترون واحد، وهو ضعف كتلة نواة الهيدروجين العادي (التي تحوي بروتون واحد). ويبلغ وزن الديوتيريوم الذري 2,014.
من اكتشف الديوتيريوم؟
تساءل العالم هارولد أوري عما إذا كانت لأصغر ذرة (الهيدروجين) نظائر مختلفة، وقد حسب نظرياً كيف يجب أن تتشكل هذه النظائر في حال وجدت. وعن طريق تقطير الهيدروجين السائل، استطاع استخلاص نظير الهيدروجين في عام 1932 والذي كان ضعف وزن الهيدروجين العادي، وسماه الديوتيريوم، ونال جائزة نوبل في الكيمياء عام 1934 لهذا الإنجاز.
هل الديوتيريوم سام للإنسان؟
بحسب بحث أساسي نشره العالم كوشنر في الدورية الكندية للفيزيولوجيا والصيدلانيات عام 1999، وجد أن التراكيز الأعلى من 20٪ من وزن الجسم من الديوتريوم، يمكن أن تكون سامة للحيوانات والخلايا الحيوانية. يعتبر الديوتيريوم أكثر سمية للأورام الخبيثة منه للخلايا الحيوانية الطبيعية، ولكنه يتطلب تراكيز عالية جداً من الجرعات بالمقارنة مع وسائل العلاج الحالية لذلك لا يتم استخدامه بهذا المجال، ويستخدم الديوتيريوم على نطاق واسع في دراسات التمثيل الغذائي للأدوية والمواد السامة في البشر والحيوانات الأخرى.
هل يوجد الديوتيريوم في مياه البحر؟
نعم، إن الديوتيريوم شائع وموجود في البحر ومن كل 5000 ذرة هيدروجين في مياه البحر يوجد ذرة ديوتيريوم. هذا يعني أن محيطاتنا تحتوي على أطنان عديدة من الديوتيريوم. وعندما ستصبح مفاعلات الاندماج فعالة في إنتاج الطاقة، يمكن أن ينتج جالون واحد فقط من مياه البحر قدراً من الطاقة يماثل 300 جالون من البنزين.
كيف يتم استخلاص الديوتيريوم من الماء؟
يعد استخراج الديوتيريوم من مياه البحر عملية صناعية بسيطة ومثبتة جيداً. يتم فصل “الماء الثقيل” (الماء الذي فيه نظائر الديوتيريوم للهيدروجين)، أولاً عن الماء العادي عن طريق عمليات التبادل الكيميائي (طريقة تدعى: كبريتيد جيردلر)، ثم يخضع للتحليل الكهربائي من أجل الحصول على غاز الديوتيريوم.
ما هو دور الديوتيريوم في مفاعل الاندماج؟
يندمج الديوتيريوم مع التريتيوم، فتنتج نواة الهليوم، التي تحتوي على بروتونين ونيوترونين. يطلق هذا التفاعل نيوتروناً نشطاً، وقوة الاندماج لهذا التفاعل تحول الطاقة المنبعثة من انطلاق هذا النيوترون إلى كهرباء، من الممكن استخدامها في تزويد المنازل والمعامل والمنشآت الأخرى بالطاقة الصديقة للبيئة.
ما هي بعض المعلومات عن الديوتيريوم؟
- زيادة الكتلة تمنحه خواصا فيزيائية وكيميائية مختلفة مقارنة بـ “الماء الخفيف” العادي، لو صنعت مكعبات ثلج من الماء الثقيل ووضعتها في كأس ماء عادي ستنزل مكعبات الثلج للأسفل ولن تطفو.
- يستخدم الماء الثقيل كوسيط نيوتروني في بعض المفاعلات النووية.
- الماء الثقيل النقي ليس مشعاً، لكن الماء الثقيل الذي يمر عبر مفاعل نووي يكون مشعاً إلى حد ما.
ما هو دور الماء الثقيل في المفاعلات النووية؟
في مفاعلات الانشطار النووي، يجب إبطاء النيوترونات لضمان حدوث تفاعل تسلسلي انشطاري فعال. تُعرف عملية إبطاء النيوترونات هذه بالتهدئة، وتُعرف المادة التي تبطئ هذه النيوترونات باسم وسيط النيوترونات. إن الماء الثقيل يعد أحد الوسيطين اللذين يمكن استخدامهما للسماح لمفاعل نووي بالعمل باستخدام اليورانيوم الطبيعي، الوسيط الآخر هو الجرافيت.