Home Home Information Contact Site Map Library
English Site
Encyclopedia
بخش‌هاي اصلي
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 پايگاه

جستجوی پیشرفته
دريافت اطلاعات پايگاه
نشانی پست الکترونیک خود را برای دریافت اطلاعات و اخبار پایگاه، در کادر زیر وارد کنید.
آخرين مطالب بخش
:: قربانی، ابوالقاسم
:: تقی‌زاده، حسن
:: ابرلن، شارل
:: علمی‌غروی، حميده‌
:: افشار، ايرج
آخرين مطالب ساير بخش‌ها
:: پژوهشگر تاريخ علم چه کار می کند؟
:: ريش دراز
:: بزمجه: يادگار دايناسورها
:: يوسف ثبوتی: بنيان‌گذار نخستين رصدخانه‌ی پژوهشی ايران
:: سرشت علم و جايگاه آن در استانداردهای آموزش علوم
:: سرگذشت کتاب مرجع در ايران
:: دو خدای بی‌مصرف
:: اميراعلم و بهداشت در ايران
:: چرا ميان آتن و ايران جنگ درگرفت؟
:: از پرنده‌ی دانا بپرس
پيرامون دانش‌نامه

دانش‌نامه‌ى جزيره  مي‌خواهد بزرگ‌ترين گنجينه‌ى دانش را به زبان فارسى با نگاه ويژه به تمدن ايرانى فراهم کند. اکنون تنها چند مقاله براى آزمايش منتشر شده است که به زودى بر شمار آن‌ها افزوده مي‌شود. راهنمايي‌هاى کاربران گرامى را بسيار سودمند مي‌دانيم. پيام خود را بفرستيد

:: آب سنگين : آب سنگين ::
 | تاریخ ارسال: 30/1/1386 | نویسنده: آقاي سليمان فرهاديان | 

  آب سنگين به يکی از شکل‌های نادر آب به نام دوتريم اکسايد(D2O) گفته می‌شود که در آن به جای دو اتم هيدروژن معمولی(H)، دو اتم هيدروژن سنگين(D)، يعنی هيدروژنی که دو نوترون دارد، نشسته است. با توجه به جانشينی D به جای H در آب سنگين، انرژی پيوندی بين اکسيژن هيدروژن در آب تغيير می‌کند و در نتيجه ويژگی‌های فيزيکی و زيست‌شناختی آب دگرگون می‌شود. آب سنگين در نيروگاه‌های هسته‌ای برای کاستن از سرعت نوترون‌ها و همچنين، پژوهش‌های زيست‌شناختی و مهار بيماری‌های مانند سرطان و ايدز کاربرد دارد. توليد اين ماده پر کاربرد از سال 1385 در ايران آغاز شده است. 

  تفاوت در نوترون

  آب خالص ماده‌ای است بی‌رنگ، بی‌بو و بی‌مزه. فرمول شيميايی آن H2O است، يعنی هر مولکول آب از پيوند دو اتم هيدروژن به يک اتم اکسيژن ساخته شده است. عنصر هيدروژن همانند بسياری ديگر از عنصرهای طبيعت ايزوتوپ‌هايی دارد که عبارتند از H ۲ که با D (دوتريم) و H ۳ که با T (تريتيم) نمايش داده می‌شود. ايزوتوپ به صورت‌های گوناگون يک عنصر گفته می‌شود که جرم آن‌ها با هم تفاوت داشته باشد. تفاوت ايزوتوپ‌های مختلف يک عنصر از شمار نوترون‌های هسته آن‌‌ها ناشی می‌شود؛ يعنی با وجودی که شمار پروتون‌های همه‌ی اتم‌های يک عنصر از جمله ايزوتوپ‌های آن با هم برابر است، شمار نوترون‌ها در ايزوتوپ‌های مختلف يک عنصر متفاوت است. از همين رو، هيدروژن معمولی(H) در هسته‌ی خود فقط يک پروتون دارد و بدون نوترون است؛ دوتريم(D) که در هسته خود يک پروتون و يک نوترون دارد و تريتيم(T) که يک پروتون و دو نوترون دارد.

   بيشتر هيدروژن‌های طبيعت از نوع H يا هيدروژن معمولی است و فقط ۰۱۵۰/0 درصد آن را دوتريم تشکيل می‌دهد، يعنی از هر ۶۴۰۰ اتم هيدروژن، يکی دوتريم است. اکنون در نظر بگيريد که به جای يک اتم هيدروژن معمولی در مولکول آب(H2O) اتم D بنشيند. آن گاه مولکول HDO به وجود می‌آيد که به آن آب نيمه‌سنگين می‌گويند. اگر جای هر دو اتم هيدروژن، دوتريم بنشيند، D2O به وجود می‌آيد که به آن آب سنگين می‌گويند. ويژگی‌های فيزيکی آب سنگين تا اندازه‌ای با آب سبک يا آب معمولی تفاوت دارد. با توجه به جانشينی D به جای H در آب سنگين، انرژی پيوندی بين اکسيژن هيدروژن در آب تغيير می‌کند و در نتيجه ويژگی‌های فيزيکی و  زيست‌شناختی آب دگرگون می‌شود.  
  توليد آب سنگين

  در طبيعت از هر ۳۲۰۰ مولکول آب يکی آب نيمه‌سنگين HDO است. آب نيمه سنگين را می‌توان با روش‌هايی مانند تقطير يا الکتروليز يا ديگر فرآيندهای شيميايی از آب معمولی به دست آورد. هنگامی که مقدار HDO در آب زياد شد، ميزان آب سنگين نيز بيشتر می‌شود، زيرا مولکول‌های آب هيدروژن‌های خود را با يکديگر عوض می‌کنند و احتمال دارد که از دو مولکول HDO يک مولکول H2O (آب معمولی) و يک مولکول D2O (آب سنگين) به وجود آيد. برای توليد آب سنگين خالص به روش يا الکتروليز به دستگاه‌های پيچيده تقطير و الکتروليز و همچنين مقدار زيادی انرژی نياز است، به همين دليل بيشتر از روش‌های شيميايی برای تهيه آب سنگين استفاده می‌کنند.

  کاربرد های آب سنگين  
 آب سنگين را بيشتر به دليل کاربرد آن در نيروگاه‌های هسته‌ای می شناسند. اما اين ماده در پژوهش‌های علمی در رشته‌هاي زيست‌شناسی، پزشکی، فيزيک و شيمی و مهندسي کاربردهای فراوانی دارد. که در زير به چند مورد آن اشاره می شود.  

  1. طيف‌سنجی تشديد مغناطيسی هسته. در طيف‌سنجی تشديد مغناطيسی هسته(NMR) هنگامی که هسته مورد نظر پژوهشگر، هيدروژن و حلال هم آب باشد، از آب سنگين استفاده می‌کنند. در اين حالت چون سيگنال‌های اتم هيدروژن مورد نظر با سيگنال‌های اتم هيدروژن آب معمولی تداخل می‌کند، می‌توان از آب سنگين بهره گرفت، زيرا ويژگی‌های مغناطيسی دوتريم و هيدروژن با هم تفاوت دارد و سيگنال دوتريم با سيگنال هيدروژن تداخل نمی‌کند.

  2. کند کننده نوترون. آب سنگين در برخی از رآکتورهای هسته‌ای به عنوان کندکننده سرعت نوترون به کار می‌رود. نوترون‌های کند می‌توانند با اورانيوم واکنش بدهند. از آب سبک يا 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 بايد اورانيوم غنی شده(اورانيوم با خلوص زياد) را به کار برد، اما رآکتور آب سنگين می‌تواند از اورانيوم معمولی يا غنی نشده هم استفاده کند. بنابراين، توليد آب سنگين به بحث‌های مربوط به جلوگيری از گسترش سلاح‌های هسته‌ای مربوط می‌شود.

  3. آشکار سازی نوترينو. رصدخانه نوترينوی سادبری در انتاريوی کانادا از هزار تن آب سنگين استفاده می‌کند. آشکارساز نوترينو در ژرفای زمين و در دل يک معدن قديمی کار گذاشته شده تا مئون‌های پرتوهای کيهانی به آن نرسد. هدف اصلی اين رصدخانه يافتن پاسخ اين پرسش است که آيا نوترينوهای الکترون که از هم‌جوشی در خورشيد توليد می‌شوند، در مسير رسيدن به زمين به ديگر انواع نوترينوها تبديل می‌شوند يا خير. وجود آب سنگين در اين آزمايش‌ها ضروری است، زيرا دوتريم مورد نياز برای آشکارسازی انواع نوترينوها را فراهم می‌کند.  
  4. آزمون‌های سوخت و ساز در بدن.
از مخلوط آب سنگين با  ۱۸OH2 (آبی که اکسيژن آن ايزوتوپ ۱۸O است نه ۱۶O) برای انجام آزمايش اندازه‌گيری سرعت سوخت و ساز بدن انسان و جانوران بهره می‌گيرند. اين آزمون سوخت و ساز را " آزمون آب دوبار نشان‌دار"می‌نامند.  
  5. توليد تريتيم.
هنگامی که دوتريم رآکتور آب سنگين يک نوترون به دست می‌آورد به تريتيم، ايزوتوپ ديگر هيدروژن تبديل می‌شود. توليد تريتيم به اين روش به فناوری چندان پيچيده‌ای نياز ندارد و آسان‌تر از توليد تريتيم به روش تبديل نوترونی ليتيم ۶ است. تريتيم در ساخت نيروگاه‌های گرما هسته‌ای کاربرد دارد.  

  آب سنگين و بمب اتم

   رآکتورهای آب سنگين را می‌توان به گونه‌ای ساخت که بدون نياز به دستگاه‌های غنی‌سازی، اورانيوم را به پلوتونيوم قابل استفاده در بمب اتمی تبديل کند. کشورهای هند، اسرائيل، پاکستان، کره شمالی، روسيه و آمريکا از رآکتورهای توليد آب سنگين براي ساختن بمب اتمی استفاده کردند. با توجه به امکان استفاده از آب سنگين در ساخت سلاح هسته‌ای، در بسياری از کشورها دولت بر توليد يا خريد و فروش مقدار زياد اين ماده را به شدن نظارت می‌کند. با وجود اين، در کشورهايی مثل آمريکا و کانادا می‌توان مقدار غير صنعتی يعنی در حد گرم و کيلوگرم را بدون هيچ گونه مجوز خاصی از توليدکنندگان يا فروشندگان مواد شيميايی به دست آورد.  هم اکنون قيمت هر کيلوگرم آب سنگين با خلوص ۹8/۹۹ درصد حدود ۶۰۰ تا ۷۰۰ دلار است.

   تاريخ آب سنگين

  والتر راسل در سال ۱۹۲۶ به کمک جدول تناوبی مارپيچ وجود دوتريم را پيش‌بينی کرد. سپس، در سال ۱۹۳۱ هارولد يوری از دانشگاه کلمبيا آن را کشف کرد. گيلبرت نيوتن لوئيس در سال ۱۹۳۳ توانست نخستين نمونه از آب سنگين خالص را با روش الکتروليز تهيه کند. هوسی و هافر در سال ۱۹۳۴ از آب سنگين استفاده کردند و با انجام نخستين آزمون‌های رديابی زيست‌شناختی به بررسی سرعت گردش آب در بدن انسان پرداختند.  

  در چهارم شهريور 1385، مجتمع آب سنگين اراک، يکی از بزرگترين طرح‌های هسته‌ای ايران، کار خود را آغاز کرد. کار ساخت آن از سال 1377 در شمال غربی اراک و نزديک نيروگاه ۴۰ مگاواتی آب سنگين اراک آغاز شده بود. ظرفيت توليد اين مجتمع در آغاز هشت تن بود و اکنون به ۱۶ تن آب‌سنگين با غنای ۸/8۹ درصد رسيده است.

دفعات مشاهده: 8994 بار   |   دفعات چاپ: 2300 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 Anonymous در تاریخ 6/2/1386
WITH BEST WISHES FOR YOUR SUCCESSFUL IN THIS FIELD . THE NEWS ARE VERY NEW AND UPDATE
BEST REGARDS
نظر ارسال شده توسط نام يا پست الکترونيک در تاریخ 4/9/1388
خیلی ممنون .
نظر ارسال شده توسط AHD.AHANGARAN@YAHOO.COM در تاریخ 26/10/1388
مطلب آموزنده بود سپاسگزارم آیا میتوان ازآب سنگین برای نوشیدن استفاده کرد؟اگرنه چرا؟
Encyclopedia
Static site map - Persian site map - English site map - Created in 0.337 seconds with 825 queries by AWT YEKTAWEB 2.4.5.2