Home Home Information Contact Site Map Library English Site
بخش‌های اصلی
حرف الف::
حرف ب::
حرف پ::
حرف ت::
حرف ث::
حرف ج::
حرف ح::
حرف خ::
حرف چ::
حرف د::
حرف ذ::
حرف ر::
حرف ز::
حرف ژ::
حرف س::
حرف ش::
حرف ص::
حرف ض::
حرف ط::
حرف ظ::
حرف ع::
حرف غ::
حرف ف::
حرف ق::
حرف ک::
حرف گ::
حرف ل::
حرف م::
حرف ن::
حرف و::
حرف ه::
حرف ی::
صفحه اصلی::
::
جستجو در پایگاه

جستجوی پیشرفته
دریافت اطلاعات پایگاه
نشانی پست الکترونیک خود را برای دریافت اطلاعات و اخبار پایگاه، در کادر زیر وارد کنید.
آخرین مطالب بخش
:: قربانی، ابوالقاسم
:: تقی‌زاده، حسن
:: ابرلن، شارل
:: علمی‌غروی، حمیده‌
:: افشار، ایرج
آخرین مطالب سایر بخش‌ها
:: نقش کتابخانه‌های دیجیتال چندرسانه‌ای در پیشرفت آموزش
:: چه چیزی دختران را دختر می‌سازد؟
:: ترویج علم با دانش‌نامه‌های الکترونیکی
:: کتاب‌های اخترشناسی و فضا منتشر شد
:: پژوهشگر تاریخ علم چه کار می کند؟
:: ریش دراز
:: بزمجه: یادگار دایناسورها
:: یوسف ثبوتی: بنیان‌گذار نخستین رصدخانه‌ی پژوهشی ایران
:: سرشت علم و جایگاه آن در استانداردهای آموزش علوم
:: سرگذشت کتاب مرجع در ایران
پیرامون دانش‌نامه

دانش‌نامه‌ی جزیره  می‌خواهد بزرگ‌ترین گنجینه‌ی دانش را به زبان فارسی با نگاه ویژه به تمدن ایرانی فراهم کند. اکنون تنها چند مقاله برای آزمایش منتشر شده است که به زودی بر شمار آن‌ها افزوده می‌شود. راهنمایی‌های کاربران گرامی را بسیار سودمند می‌دانیم. پیام خود را بفرستید

:: آب سنگین : آب سنگین ::
 | تاریخ ارسال: ۱۳۸۶/۱/۳۰ | نویسنده: آقاي سلیمان فرهادیان | 

  آب سنگین به یکی از شکل‌های نادر آب به نام دوتریم اکساید(D2O) گفته می‌شود که در آن به جای دو اتم هیدروژن معمولی(H)، دو اتم هیدروژن سنگین(D)، یعنی هیدروژنی که دو نوترون دارد، نشسته است. با توجه به جانشینی D به جای H در آب سنگین، انرژی پیوندی بین اکسیژن هیدروژن در آب تغییر می‌کند و در نتیجه ویژگی‌های فیزیکی و زیست‌شناختی آب دگرگون می‌شود. آب سنگین در نیروگاه‌های هسته‌ای برای کاستن از سرعت نوترون‌ها و همچنین، پژوهش‌های زیست‌شناختی و مهار بیماری‌های مانند سرطان و ایدز کاربرد دارد. تولید این ماده پر کاربرد از سال 1385 در ایران آغاز شده است. 

  تفاوت در نوترون

  آب خالص ماده‌ای است بی‌رنگ، بی‌بو و بی‌مزه. فرمول شیمیایی آن H2O است، یعنی هر مولکول آب از پیوند دو اتم هیدروژن به یک اتم اکسیژن ساخته شده است. عنصر هیدروژن همانند بسیاری دیگر از عنصرهای طبیعت ایزوتوپ‌هایی دارد که عبارتند از H ۲ که با D (دوتریم) و H ۳ که با T (تریتیم) نمایش داده می‌شود. ایزوتوپ به صورت‌های گوناگون یک عنصر گفته می‌شود که جرم آن‌ها با هم تفاوت داشته باشد. تفاوت ایزوتوپ‌های مختلف یک عنصر از شمار نوترون‌های هسته آن‌‌ها ناشی می‌شود؛ یعنی با وجودی که شمار پروتون‌های همه‌ی اتم‌های یک عنصر از جمله ایزوتوپ‌های آن با هم برابر است، شمار نوترون‌ها در ایزوتوپ‌های مختلف یک عنصر متفاوت است. از همین رو، هیدروژن معمولی(H) در هسته‌ی خود فقط یک پروتون دارد و بدون نوترون است؛ دوتریم(D) که در هسته خود یک پروتون و یک نوترون دارد و تریتیم(T) که یک پروتون و دو نوترون دارد.

   بیشتر هیدروژن‌های طبیعت از نوع H یا هیدروژن معمولی است و فقط ۰۱۵۰/0 درصد آن را دوتریم تشکیل می‌دهد، یعنی از هر ۶۴۰۰ اتم هیدروژن، یکی دوتریم است. اکنون در نظر بگیرید که به جای یک اتم هیدروژن معمولی در مولکول آب(H2O) اتم D بنشیند. آن گاه مولکول HDO به وجود می‌آید که به آن آب نیمه‌سنگین می‌گویند. اگر جای هر دو اتم هیدروژن، دوتریم بنشیند، D2O به وجود می‌آید که به آن آب سنگین می‌گویند. ویژگی‌های فیزیکی آب سنگین تا اندازه‌ای با آب سبک یا آب معمولی تفاوت دارد. با توجه به جانشینی D به جای H در آب سنگین، انرژی پیوندی بین اکسیژن هیدروژن در آب تغییر می‌کند و در نتیجه ویژگی‌های فیزیکی و  زیست‌شناختی آب دگرگون می‌شود.  
  تولید آب سنگین

  در طبیعت از هر ۳۲۰۰ مولکول آب یکی آب نیمه‌سنگین HDO است. آب نیمه سنگین را می‌توان با روش‌هایی مانند تقطیر یا الکترولیز یا دیگر فرآیندهای شیمیایی از آب معمولی به دست آورد. 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 H2O (آب معمولی) و یک مولکول D2O (آب سنگین) به وجود آید. برای تولید آب سنگین خالص به روش 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.

  کاربرد های آب سنگین  
 آب سنگین را بیشتر به دلیل کاربرد آن در نیروگاه‌های هسته‌ای می شناسند. اما این ماده در پژوهش‌های علمی در رشته‌های زیست‌شناسی، پزشکی، فیزیک و شیمی و مهندسی کاربردهای فراوانی دارد. که در زیر به چند مورد آن اشاره می شود.  

  1. طیف‌سنجی تشدید مغناطیسی هسته. در طیف‌سنجی تشدید مغناطیسی هسته(NMR) هنگامی که هسته مورد نظر پژوهشگر، هیدروژن و حلال هم آب باشد، از آب سنگین استفاده می‌کنند. در این حالت چون سیگنال‌های اتم هیدروژن مورد نظر با سیگنال‌های اتم هیدروژن آب معمولی تداخل می‌کند، می‌توان از آب سنگین بهره گرفت، زیرا ویژگی‌های مغناطیسی دوتریم و هیدروژن با هم تفاوت دارد و سیگنال دوتریم با سیگنال هیدروژن تداخل نمی‌کند.

  2. کند کننده نوترون. آب سنگین در برخی از رآکتورهای هسته‌ای به عنوان کندکننده سرعت 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 آنجا که آب سبک نوترون‌های حرارتی را هم جذب می‌کند، در رآکتورهای آب سبک باید اورانیوم غنی شده(اورانیوم با خلوص زیاد) را به کار برد، اما رآکتور آب سنگین می‌تواند از اورانیوم معمولی یا غنی نشده هم استفاده کند. بنابراین، تولید آب سنگین به بحث‌های مربوط به جلوگیری از گسترش سلاح‌های هسته‌ای مربوط می‌شود.

  3. آشکار سازی نوترینو. رصدخانه نوترینوی سادبری در انتاریوی کانادا از هزار تن آب سنگین استفاده می‌کند. آشکارساز نوترینو در ژرفای زمین و در دل یک معدن قدیمی کار گذاشته شده تا مئون‌های پرتوهای کیهانی به آن نرسد. هدف اصلی این رصدخانه یافتن پاسخ این پرسش است که آیا نوترینوهای 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.  
  4. آزمون‌های سوخت و ساز در بدن.
از مخلوط آب سنگین با  ۱۸OH2 (آبی که اکسیژن آن ایزوتوپ ۱۸O است نه ۱۶O) برای انجام آزمایش اندازه‌گیری سرعت سوخت و ساز بدن انسان و جانوران بهره می‌گیرند. این آزمون سوخت و ساز را " آزمون آب دوبار نشان‌دار"می‌نامند.  
  5. تولید تریتیم.
هنگامی که دوتریم رآکتور آب سنگین یک نوترون به دست می‌آورد به تریتیم، ایزوتوپ دیگر هیدروژن تبدیل می‌شود. تولید تریتیم به این روش به فناوری چندان پیچیده‌ای نیاز ندارد و آسان‌تر از تولید تریتیم به روش تبدیل نوترونی لیتیم ۶ است. تریتیم در ساخت نیروگاه‌های گرما هسته‌ای کاربرد دارد.  

  آب سنگین و بمب اتم

   رآکتورهای آب سنگین را می‌توان به گونه‌ای ساخت که بدون نیاز به دستگاه‌های غنی‌سازی، اورانیوم را به پلوتونیوم قابل استفاده در بمب اتمی تبدیل کند. کشورهای هند، اسرائیل، پاکستان، کره شمالی، روسیه و آمریکا از رآکتورهای تولید آب سنگین برای ساختن بمب اتمی استفاده کردند. با توجه به امکان استفاده از آب سنگین در ساخت سلاح هسته‌ای، در بسیاری از کشورها دولت بر تولید یا خرید و فروش مقدار زیاد این ماده را به شدن نظارت می‌کند. با وجود این، در کشورهایی مثل آمریکا و کانادا می‌توان مقدار غیر صنعتی یعنی در حد گرم و کیلوگرم را بدون هیچ گونه مجوز خاصی از تولیدکنندگان یا فروشندگان مواد شیمیایی به دست آورد.  هم اکنون قیمت هر کیلوگرم آب سنگین با خلوص ۹8/۹۹ درصد حدود ۶۰۰ تا ۷۰۰ دلار است.

   تاریخ آب سنگین

  والتر راسل در سال ۱۹۲۶ به کمک جدول تناوبی مارپیچ وجود دوتریم را پیش‌بینی کرد. سپس، در سال ۱۹۳۱ هارولد یوری از دانشگاه کلمبیا آن را کشف کرد. گیلبرت نیوتن لوئیس در سال ۱۹۳۳ توانست نخستین نمونه از آب سنگین خالص را با روش الکترولیز تهیه کند. هوسی و هافر در سال ۱۹۳۴ از آب سنگین استفاده کردند و با انجام نخستین آزمون‌های ردیابی زیست‌شناختی به بررسی سرعت گردش آب در بدن انسان پرداختند.  

  در چهارم شهریور 1385، مجتمع آب سنگین اراک، یکی از بزرگترین طرح‌های هسته‌ای ایران، کار خود را آغاز کرد. کار ساخت آن از سال 1377 در شمال غربی اراک و نزدیک نیروگاه ۴۰ مگاواتی آب سنگین اراک آغاز شده بود. ظرفیت تولید این مجتمع در آغاز هشت تن بود و اکنون به ۱۶ تن آب‌سنگین با غنای ۸/8۹ درصد رسیده است.

دفعات مشاهده: 11475 بار   |   دفعات چاپ: 3081 بار   |   دفعات ارسال به دیگران: 411 بار   |   3 نظر

کد امنیتی را در کادر بنویسید >
   
سایر مطالب این بخش سایر مطالب این بخش نسخه قابل چاپ نسخه قابل چاپ ارسال به دوستان ارسال به دوستان
نظرات کاربران
نظر ارسال شده توسط AHD.AHANGARAN@YAHOO.COM در تاریخ ۱۳۸۸/۱۰/۲۶
مطلب آموزنده بود سپاسگزارم آیا میتوان ازآب سنگین برای نوشیدن استفاده کرد؟اگرنه چرا؟
نظر ارسال شده توسط نام يا پست الکترونيک در تاریخ ۱۳۸۸/۹/۴
خیلی ممنون .
نظر ارسال شده توسط Anonymous در تاریخ ۱۳۸۶/۲/۶
WITH BEST WISHES FOR YOUR SUCCESSFUL IN THIS FIELD . THE NEWS ARE VERY NEW AND UPDATE
BEST REGARDS
Encyclopedia
Persian site map - English site map - Created in 0.052 seconds with 934 queries by AWT YEKTAWEB 3172