آب سنگين يعني چه؟نويسنده :رامتين راوندي
منبع : همشهري پنجشنبه ۶ مهر ۱۳۸۵ - سال چهاردهم - شماره ۴۰۹۶ -
آب سنگين (D2O) آبي است كه هيدروژن هاي آن دوتريوم يا ايزوتوپ سنگين هيدروژن است. آب سنگين از نظر شيميايي مشابه همان آب شرب است. فرق آن اين است كه آب سنگين يك ايزوتوپ هيدروژن به نام دوتريوم دارد كه در هسته خود يك نوترون و يك پروتون دارد. اين آب در مقايسه با آب معمولي، نقطه جوش و انجماد بالاتري دارد و ويسكوزيته يا چسبندگي آن بيشتر است. هسته معمولي هيدروژن داراي يك پروتون و هسته ايزوتوپ سنگين داراي يك پروتون و يك نوترون است. اين نوترون اضافي هم سبب كاهش جذب نوترون توسط دوتريوم و آب سنگين مي شود و هم افزايش جرم آن را به همراه دارد. جرم مولكولي آب معمولي 18 و آب سنگين 20 است. در نتيجه يك ليتر آب سنگين داراي جرمي بيشتر از يك ليتر آب سبك است. نكته اي كه بايد به آن اشاره شود اين است كه آب سخت، همان آب سبك يا معمولي است كه داراي املاح بسيار زيادي است.
كشف ايزوتوپ دوتريوم در سال 1931 ميلادي توسط هارولد اوري صورت گرفت. در سال 1934 ميلادي شركت نروگي نورسك هايدرو اولين مجتمع تجاري آب سنگين را راه اندازي كرد. مقدار ايزوتوپ دوتريوم در آب معمولي بسيار كم است، به طوري كه از 100000 مولكول آب تنها 15 مولكول آب سنگين وجود دارد. آب سنگين خالص براي نخستين بار در دنيا از طريق الكتروليز به دست آمد چون نقطه جوش آب سنگين بالاتر از آب معمولي است، براي توليد آن، از روش تبخير و تقطير هم استفاده مي شود. البته بايد يادآوري شود كه مراحل غني سازي اورانيوم از پيچيدگي بيشتري برخوردار است. زيرا تفاوت جرم 2 ايزوتوپ اورانيوم بسيار كم است، در حالي كه تفاوت جرم آب سنگين و آب سبك قابل ملاحظه است و تفاوت در نقاط جوش اين دو نوع آب، امكان جداسازي آب سنگين و خالص سازي آن را تسهيل مي كند. البته در دنيا روشهاي زيادي (در حدود چهل روش) وجود دارد كه فقط چند تاي آن صنعتي هستند و بقيه روش ها آزمايشگاهي است. اما مهم ترين روش، تبادل ايزوتوپي و تقطير است. در روش تبادل ايزوتوپي، با استفاده از تركيبات مختلفي كه هيدروژن دارد مثل 2 NH يا 3 SH يا انواع آمين ها، دوتريوم را جايگزين هيدروژن آب مي كنند.
لازم به يادآوري است از آنجايي كه غني سازي اورانيوم از نظر فني دشوارتر و پرخرج تر است، استفاده از آب سنگين در تأسيسات هسته اي مقرون به صرفه تر است. شايد نكته جالب توجه ديگر در مورد آب سنگين سمي تر بودن آن نسبت به آب معمولي است و همچنين يخ به دست آمده از آب سنگين به علت بالاتر بودن چگالي آن، در آب سبك فرو مي رود.

كاربردهاي آب سنگيناز آب سنگين بيشتر در راكتورهاي قدرت و تحقيقاتي براي توليد راديو ايزوتوپ ها در صنعت، كشاورزي و پزشكي استفاده مي شود. از اين آب همچنين براي تشخيص نشت  آب هاي زيرزميني يا نشت آب از سدها استفاده مي شود. با توجه به اين كه ايران داراي منابع بزرگ بالفعل و بالقوه اورانيوم طبيعي است، با توليد آب سنگين مي توان راكتورهاي آب سنگين ساخت كه براي سوخت خود نيازي به كار دشوار و پرهزينه غني سازي اورانيوم ندارد. يكي از كاربردهاي ديگر آب سنگين در دانش پزشكي هسته اي است. از آب سنگين مي توان به عنوان تارگت نوترون براي توليد راديو ايزوتوپ ها و راديو داروها استفاده كرد كه براي تشخيص و درمان بيماري ها از آن استفاده مي شود.
يكي از پيشرفته ترين تكنيك ها در پزشكي هسته اي، پت اسكن است. در اين روش گلوكز نشان دار يا ِFDG يا فلوئودين استفاده مي شود. براي نشان داركردن گلوكز يا فلوئور از آب سنگين استفاده مي شود. اگر به بعضي از تحقيقات در مورد آب سنگين نظري انداخته شود بايد گفت كه يك تحقيق تأثير نوشيدن آب سنگين را مانند اثرات برجا مانده از شيمي درماني مي داند، خاصيت سمي اين نوع آب، زماني مشخص مي شود كه نيمي از آب بدن جاي خود را به آب سنگين داده باشد.
آب سنگين اراك
ايران هم پس از مدت ها توانست به تكنولوژي توليد آب سنگين در سايت اراك دست يابد. تكنولوژي تهيه و توليد آب سنگين توانايي شگرفي را در دستيابي به انرژي هسته اي فراهم مي كند. ظرفيت توليد اين مجتمع ابتدا 8 تن بود ولي امروز ظرفيت توليد اين مجتمع 16 تن آب سنگين با غناي 8/99 درصد است. البته ظرفيت كامل توليد اين مجتمع در سال 80 تن آب سنگين با غناي 8/99 درصد است. پروژه آب سنگين در عمل ايران را به عنوان نهمين كشور دنيا كه داراي مجتمع توليد آب سنگين است، مطرح مي كند. در حال حاضر چهار كشور آرژانتين، كانادا، هند و نروژ از بزرگ ترين صادركنندگان آب سنگين در جهان هستند، با توجه به اين امر مي توان فهميد كه يكي از شاخص هاي دانش هسته اي كشور، مجتمع آب سنگين اراك است. اين پروژه نقش بسزايي در ارتقاي علمي كشور و صنايع داخلي دارد و نشانگر رشد و بلوغ و ارتقاي دانش فني نزد نيروهاي متخصص ايراني است. اميد است ايران عزيز دردست يافتن به تكنولوژي عظيم هسته اي گام هاي پيوسته و استواري بردارد. زيرا پيمودن اين راه دشوار تلاش و كوشش وافري را طلب مي كند.
توضيح: دوتريوم يا همان ايزوتوپ سنگين هيدروژن را با علامت D ياHه۲۱ نشان مي دهند.