ملتقى الفيزيائيين العرب - الماء الثقيل و الفرق بينه وبين الماء الخفيف

طبعاً اخي يورانيوم 35 الماء الثقيل يعبتر من أهم المواد التي تستخدم في التقانات النووية لإنتاج الطاقة , لكن التوضيح الذي أوردته حول هذه الأهمية أتى مقتضباً بعض الشيء , وأضيف مايلي :

تأتي أهمية استخدام الماء الثقيل في المفاعلات النووية هو كون الهيدروجين الثقيل فيه لا يعتبر ماصاً للنوترونات الحرارية ( نوترونات الإنشطار ) المنطلقة من التفاعل الإنشطاري النووي المتسلسل , وبالتالي فهو يؤمن استمرارية التفاعل المتسلسل , على عكس الهيدروجين في الماء العادي الذي يعتبر شرهاً للنوترونات , ذلك أن النيوترونات المنطلقة من انشطار اليورانيوم 235 تكون ذات طاقة عالية تبلغ مليون إلكترون فولت بينما المطلوب هو أن تكون هذه الطاقة بحدود واحد إلكترون فولت , وهي أفضل طاقة لإحداث التفاعل الإنشطاري .

مع ملاحظة أنه عند وصول النيوترونات إلى طاقة 7 إلكترون فولت فإن قدرة اقتناصها من قبل نوى اليورانيوم 238 تصل إلى أقصى حد لها , ولا تترك منها إلا القليل النادر لليورانيوم 235 وهذا معناه أن النيوترونات السريعة غير مرغوبة بينما على العكس فإن النيوترونات البطيئة أو المبطئة هي المرغوبة والتي أطلق عليها العلماء تسمية النيوترونات الحرارية أو نيوترونات الإنشطار كما أسلفت سابقاً .

من أجل حل هذه المشكلة كان لابد من تصميم وسيلة لاستقبال النيوترونات السريعة بمجرد انطلاقها من الأنوية المنشطرة وإبعادها عن نويات اليورانيوم 238 تماماً إلى وسط آخر يعمل على إنقاص سرعتها حتى تصبح حرارية ثم دفعها مرة أخرى إلى كتلة اليورانيوم , حيث تكون قدرتها على احدث التفاعل الإنشطاري في اليورانيوم 235 قد تفوقت كثيراً على تعرضها للإقتناص بواسطة اليورانيوم 238 وبينت الحسابات الديناميكية أن أفضل وسيلة لإنقاص سرعة أي مقذوفة بطريقة فعّالة هي بجعلها تصطدم بأجسام ذات كتل مساوية أو متقاربة معها , وعلى هذا تكون نويات الهيدروجين التي هي عبارة عن بروتونات فقط ذات وزن ذري مقداره واحد مثل النيوترونات تماماً , هي نقاط التصادم المناسبة , وبذلك يكون الماء العادي مهدئاَ ممتازاً .

إلا أن الحسابات النووية بينت أن البروتونات شرهة جداَ للنيوترونات , وما أن يلتقي البروتون بالنيوترون حتى يلتصق به ليكون نواة ( الديتيريوم ) , فالماء العادي إذن لا يصلح , ولكن الماء الثقيل الذي يتكون من الهيدروجين الثقيل مع الأكسجين هو المناسب كمهدئ للنيوترونات .

ـ علاوة على ذلك فإن استخدام الماء الثقيل في المفاعلات النووية يسمح باستخدام اليورانيوم الطبيعي بدون تخصيب .
ـ كذلك فإن الديتيريوم أو التريتيوم يدخلان في تفاعلات الإندماج النووي لتشكيل الهليوم وهذه التفاعلات تعطي من الطاقة مايفوق الطاقة المنطلقة من تفاعلات الإنشطارالنووي بمرات عديدة ومن هنا تأتي أهمية و خطورة امتلاك الدول لمصانع الماء الثقيل .