Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не следует путать с жесткой водой или тритированной водой .

Тяжелая вода
Модель Spacefill тяжелой воды
Имена
Название ИЮПАК
( 2 H 2 ) Вода [3]
Другие имена
  • Оксид дейтерия [1]
  • Вода- d 2 [2]
  • Монооксид дидейтерия
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.029.226 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 232-148-9
97
КЕГГ
MeSHДейтерий + оксид
Номер RTECS
  • ZC0230000
UNII
Характеристики
D
2О
Молярная масса20,0276 г моль -1
ВнешностьБесцветная жидкость
ЗапахБез запаха
Плотность1,107 г мл -1
Температура плавления3,82 ° С; 38,88 ° F; 276,97 К
Точка кипения 101,4 ° С (214,5 ° F, 374,5 К)
Смешиваемый
журнал P−1,38
1,328
Вязкость1,25 мПа с (при 20 ° C)
1,87 D
Опасности
NFPA 704 (огненный алмаз)
Flammability code 0: Will not burn. E.g. waterHealth code 1: Exposure would cause irritation but only minor residual injury. E.g. turpentineReactivity code 0: Normally stable, even under fire exposure conditions, and is not reactive with water. E.g. liquid nitrogenSpecial hazards (white): no codeNFPA 704 четырехцветный алмаз
0
1
0
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Тяжелая вода ( оксид дейтерия ,2
ЧАС
2О , Д
2O ) представляет собой форму воды, которая содержит только дейтерий (2
H или D, также известный как тяжелый водород ), а не обычный изотоп водорода-1 (1
H или H, также называемый протием ), который составляет большую часть водорода в обычной воде. [4] Присутствие более тяжелого изотопа водорода придает воде другие ядерные свойства, а увеличение массы дает ей несколько иные физические и химические свойства по сравнению с обычной водой.

Объяснение [ править ]

Дейтерий - изотоп водорода с ядром, содержащим нейтрон и протон ; Ядро атома протия (нормального водорода) состоит только из протона. Дополнительный нейтрон делает атом дейтерия примерно вдвое тяжелее атома протия .

В молекуле тяжелой воды есть два атома дейтерия вместо двух атомов протия обычной «легкой» воды. Однако вес молекулы тяжелой воды существенно не отличается от веса нормальной молекулы воды, потому что около 89% молекулярной массы воды приходится на один атом кислорода, а не на два атома водорода. Разговорный термин «тяжелая вода» относится к высокообогащенной водной смеси, содержащей в основном оксид дейтерия D.
2O , но также некоторое количество оксида водорода-дейтерия (HDO) и меньшее количество обычного оксида водорода H
2O . Например, тяжелая вода, используемая в реакторах CANDU, на 99,75% обогащена атомной долей водорода, что означает, что 99,75% атомов водорода относятся к тяжелому типу. Для сравнения, обычная вода («обычная вода», используемая для стандарта дейтерия) содержит только около 156 атомов дейтерия на миллион атомов водорода, что означает, что 0,0156% атомов водорода относятся к тяжелому типу.

Тяжелая вода не радиоактивна . В чистом виде он имеет плотность примерно на 11% больше, чем вода, но в остальном физически и химически подобен. Тем не менее, различные различия в дейтерийсодержащей воде (особенно влияющие на биологические свойства) больше, чем в любом другом обычно встречающемся изотопозамещенном соединении, потому что дейтерий является уникальным среди тяжелых стабильных изотопов тем, что он вдвое тяжелее самого легкого изотопа. Эта разница увеличивает силуводородно-кислородных связей воды, а этого, в свою очередь, достаточно, чтобы вызвать различия, важные для некоторых биохимических реакций. В организме человека естественным образом содержится дейтерий, эквивалентный примерно пяти г тяжелой воды, что безвредно. Когда большая часть воды (> 50%) у высших организмов заменяется тяжелой водой, это приводит к дисфункции клеток и их гибели. [5]

Тяжелая вода была впервые произведена в 1932 году, через несколько месяцев после открытия дейтерия. [6] С открытием ядерного деления в конце 1938 года и потребностью в замедлителе нейтронов, который захватил бы небольшое количество нейтронов, тяжелая вода стала компонентом ранних исследований ядерной энергетики . С тех пор тяжелая вода стала важным компонентом некоторых типов реакторов, как тех, которые вырабатывают энергию, так и тех, которые предназначены для производства изотопов для ядерного оружия. Преимущество этих тяжеловодных реакторов заключается в том, что они могут работать на природном уране без использования графитовых замедлителей, вызывающих радиационный [7] и пылевой взрыв [8].опасности на этапе вывода из эксплуатации. В большинстве современных реакторов в качестве замедлителя используется обогащенный уран с обычной водой.

Другие тяжелые формы воды [ править ]

Полутяжелая вода [ править ]

Полутяжелая вода , HDO, существует всякий раз, когда есть вода с легким водородом (протий,1
H ) и дейтерий (D или2
H ) в смеси. Это связано с тем, что атомы водорода (водород-1 и дейтерий) быстро обмениваются между молекулами воды. Вода, содержащая 50% H и 50% D в водороде, на самом деле содержит около 50% HDO и 25% каждого из H.
2O и D
2О , в динамическом равновесии . В обычной воде примерно 1 молекула из 3200 - это HDO (один водород из 6400 находится в форме D), а молекулы тяжелой воды ( D
2O ) встречается только в пропорции примерно 1 молекула на 41 миллион (то есть одна на 6 400 2 ). Таким образом, полутяжелые молекулы воды встречаются гораздо чаще, чем «чистые» (гомоизотопные) молекулы тяжелой воды.

Вода с тяжелым кислородом [ править ]

Вода, обогащенная более тяжелыми изотопами кислорода 17O и18О также имеется в продаже, например, для использования в качестве нерадиоактивного изотопного индикатора . Это «тяжелая вода», поскольку она более плотная, чем обычная вода ( H
218
O примерно такой же плотный, как D
2О , Н
217
O находится примерно на полпути между H
2O и D
2O ) - но ее редко называют тяжелой водой, поскольку она не содержит дейтерия, который придает D 2 O его необычные ядерные и биологические свойства. Он дороже, чем D 2 O, из-за более сложного разделения 17 O и 18 O. [9] H 2 18 O также используется для производства фтора-18 для радиофармацевтических препаратов и радиоиндикаторов, а также для позитронно-эмиссионной томографии .

Тритированная вода [ править ]

Тритированная вода содержит тритий ( 3 H) вместо протия ( 1 H) или дейтерия ( 2 H), и поэтому она радиоактивна.

Физические свойства [ править ]

Физические свойства изотопологов воды [10]
СвойствоD 2 O (тяжелая вода)HDO (полутяжелая вода)H 2 O (легкая вода)
Точка замерзания3,82 ° С (38,88 ° F) (276,97 К)2,04 ° С (35,67 ° F) (275,19 К)0,0 ° С (32 ° F) (273,15 К)
Точка кипения101,4 ° С (214,5 ° F) (374,55 К)100,7 ° С (213,3 ° F) (373,85 К)100,0 ° С (212 ° F) (373,15 К)
Плотность при STP (г / мл )1,10561.0540,9982
Темп. максимальной плотности11,6 ° СНепроверенный3,98 ° С [11]
Динамическая вязкость (при 20 ° C, мПа · с )1,24671,12481,0016
Поверхностное натяжение (при 25 ° C, Н / м )0,071870,071930,07198
Теплота плавления ( кДж / моль )6,1326,2276,00678
Теплота испарения (кДж / моль)41,521Непроверенный40,657
pH (при 25 ° C) [12]7,44 («пД»)7,266 («pHD»)7.0
p K b (при 25 ° C) [12]7,44 ("p K b D 2 O")Непроверенный7.0
Показатель преломления (при 20 ° C, 0,5893 мкм ) [13]1,32844Непроверенный1,33335

Физические свойства воды и тяжелой воды различаются по нескольким параметрам. Тяжелая вода менее диссоциирована, чем легкая вода при данной температуре, и истинная концентрация ионов D + меньше, чем концентрация ионов H + в образце легкой воды при той же температуре. То же самое относится и к OD - по сравнению с ОН - ионов. Для тяжелой воды Kw D 2 O (25,0 ° C) = 1,35 × 10 -15 , а [D +  ] должен равняться [OD -  ] для нейтральной воды. Таким образом, pKw D 2 O = p [OD - ] + p [D + ] = 7,44 + 7,44 = 14,87 (25,0 ° C), а p [D +  ] нейтральной тяжелой воды при 25,0 ° C составляет 7,44.

PD тяжелой воды обычно измеряется с помощью pH-электродов, дающих значение pH (кажущееся), или pHa, и при различных температурах истинный кислый pD может быть оценен с помощью прямого измерения pHa pH-метром, так что pD + = pHa (кажущееся значение pH-метр) + 0,41. Поправка электрода для щелочных условий составляет 0,456 для тяжелой воды. В этом случае щелочная поправка составляет pD + = pH a (кажущееся значение pH-метра) + 0,456. Эти поправки несколько отличаются от различий в p [D +] и p [OD-] 0,44 от соответствующих поправок в тяжелой воде. [14]

Тяжелая вода на 10,6% плотнее, чем обычная вода, и физически другие свойства тяжелой воды можно увидеть без оборудования, если бросить замороженный образец в обычную воду, поскольку он тонет. Если вода ледяная, можно наблюдать более высокую температуру таяния тяжелого льда: он тает при 3,7 ° C и, следовательно, не тает в ледяной нормальной воде. [15]

В одном из первых экспериментов не было обнаружено «ни малейшей разницы» во вкусе обычной и тяжелой воды. [16] Однако крысы, которым давали выбор между дистиллированной нормальной водой и тяжелой водой, могли избегать тяжелой воды на основании запаха, и у нее мог быть другой вкус. [17] Некоторые люди сообщают, что минералы в воде влияют на вкус, например калий придает сладкий вкус жесткой воде, но есть много факторов воспринимаемого вкуса воды, помимо содержания минералов. [18]

Тяжелая вода лишена характерного синего цвета легкой воды; Это связано с тем, что гармоники молекулярных колебаний , которые в легкой воде вызывают слабое поглощение в красной части видимого спектра, смещены в инфракрасную область, и, таким образом, тяжелая вода не поглощает красный свет. [19]

Никакие физические свойства не указаны для «чистой» полутяжелой воды, потому что она нестабильна как объемная жидкость. В жидком состоянии несколько молекул воды всегда находятся в ионизированном состоянии , что означает, что атомы водорода могут обмениваться между разными атомами кислорода. Полутяжелая вода теоретически может быть создана химическим методом, но она быстро трансформируется в динамическую смесь из 25% легкой воды, 25% тяжелой воды и 50% полутяжелой воды. Однако если он был получен в газовой фазе и непосредственно осажденв твердую, полутяжелую воду в виде льда может быть стабильной. Это происходит из-за того, что столкновения между молекулами водяного пара почти полностью игнорируются в газовой фазе при стандартных температурах, а после кристаллизации столкновения между молекулами полностью прекращаются из-за жесткой решетчатой ​​структуры твердого льда. [ необходима цитата ]

История [ править ]

Американский ученый и лауреат Нобелевской премии Гарольд Юри открыл изотоп дейтерий в 1931 году и позже смог сконцентрировать его в воде. [20] Наставник Юри Гилберт Ньютон Льюис выделил первый образец чистой тяжелой воды путем электролиза в 1933 году. [21] Джордж де Хевеси и Эрих Хофер использовали тяжелую воду в 1934 году в одном из первых экспериментов с биологическими индикаторами, чтобы оценить скорость оборота. воды в организме человека. [22] История производства и использования тяжелой воды в больших количествах в ранних ядерных экспериментах описана ниже. [23] Эмилиан Брату и Отто Редлихизучал автодиссоциацию тяжелой воды в 1934 г. [24]

Влияние на биологические системы [ править ]

Различные изотопы химических элементов имеют несколько разное химическое поведение, но для большинства элементов различия слишком малы, чтобы иметь биологический эффект. В случае водорода большие различия в химических свойствах протия (легкий водород), дейтерия и трития происходят, поскольку энергия химической связи зависит от приведенной массы системы ядро-электрон; это изменяется в соединениях с тяжелым водородом (оксид водород-дейтерий является наиболее распространенной разновидностью) больше, чем с замещением тяжелых изотопов с участием других химических элементов. Изотопные эффекты особенно важны для биологических систем, которые очень чувствительны даже к небольшим изменениям из-за свойств воды, на которую влияют изотопы, когда она действует как растворитель.

Тяжелая вода влияет на период циркадных колебаний , последовательно увеличивая продолжительность каждого цикла. Эффект был продемонстрирован на одноклеточных организмах, зеленых растениях, равноногих ранах, насекомых, птицах, мышах и хомяках. Механизм неизвестен. [25]

Для выполнения своих задач ферменты полагаются на свои тонко настроенные сети водородных связей , как в активном центре с их субстратами, так и за пределами активного центра, чтобы стабилизировать свои третичные структуры . Поскольку водородная связь с дейтерием немного прочнее [26], чем связь с обычным водородом, в сильно дейтерированной среде некоторые нормальные реакции в клетках нарушаются.

Особенно сильно от тяжелой воды страдают тонкие сборки митотических веретен, необходимых для деления клеток у эукариот . Растения перестают расти, а семена не прорастают, если дать им только тяжелую воду, потому что тяжелая вода останавливает деление эукариотических клеток. [27] [28] Ячейка с дейтерием больше и представляет собой модификацию направления деления. [29] [30] Клеточная мембрана также изменяется, и она сначала реагирует на воздействие тяжелой воды. В 1972 году было продемонстрировано, что увеличение процентного содержания дейтерия в воде снижает рост растений. [31] Исследования роста прокариотмикроорганизмы в искусственных условиях тяжелой водородной среды показали, что в этой среде все атомы водорода воды могут быть заменены дейтерием. [32] [33] [34] Эксперименты показали, что бактерии могут жить в 98% тяжелой воде. [35] Концентрации более 50% смертельны для многоклеточных организмов, однако известны некоторые исключения, такие как просо ( Panicum virgatum ), которое способно расти на 50% D 2 O; [36] растение Arabidopsis thaliana (70% D 2 O); [37] растение Vesicularia dubyana (85% D 2 O); [38] заводFunaria hygrometrica (90% D 2 O); [39] и ангидробиотическая нематода Panagrolaimus superbus (почти 100% D 2 O). [40] Комплексное исследование тяжелой воды на делящихся дрожжах Schizosaccharomyces pombe показало, что клетки демонстрируют измененный метаболизм глюкозы и медленный рост при высоких концентрациях тяжелой воды. [41] Кроме того, клетки активировали путь ответа на тепловой шок и путь целостности клеток, а мутанты по пути целостности клетки проявили повышенную устойчивость к тяжелой воде. [42]

Влияние на животных [ править ]

Эксперименты на мышах, крысах и собаках [43] показали, что степень дейтерирования в 25% вызывает (иногда необратимое) бесплодие, потому что ни гаметы, ни зиготы не могут развиваться. Высокие концентрации тяжелой воды (90%) быстро убивают рыб , головастиков , плоских червей и дрозофил . Единственное известное исключение - ангидробиотическая нематода Panagrolaimus superbus , которая способна выживать и размножаться при 99,9% D 2 O. [44] Млекопитающие (например, крысы ), которых напоили тяжелой водой, умирают через неделю, в то время как их вода в организме приближается к дейтерированию около 50%.[45] Способ смерти, по-видимому, такой же, как при цитотоксическом отравлении (например, химиотерапия ) или при остром лучевом синдроме (хотя дейтерий не является радиоактивным), и происходит из-за действия дейтерия в общем ингибировании деления клеток. Он более токсичен для злокачественных клеток, чем нормальные клетки, но необходимые концентрации слишком высоки для регулярного использования. [43] Как это может случиться при химиотерапии, отравленные дейтерием млекопитающие умирают из-за недостаточности костного мозга (вызывая кровотечение и инфекции) и функций кишечного барьера (вызывая диарею и потерю жидкости ).

Несмотря на проблемы, с которыми растения и животные живут со слишком большим количеством дейтерия, прокариотические организмы, такие как бактерии, у которых нет митотических проблем, вызванных дейтерием, могут расти и размножаться в полностью дейтерированных условиях, что приводит к замене всех атомов водорода в бактериальные белки и ДНК с изотопом дейтерия. [43] [46]

У высших организмов полное замещение тяжелыми изотопами может быть выполнено другими нерадиоактивными тяжелыми изотопами (такими как углерод-13, азот-15 и кислород-18), но это невозможно сделать для дейтерия. Это следствие отношения ядерных масс между изотопами водорода, которое намного больше, чем у любого другого элемента. [47]

Оксид дейтерия используется для усиления нейтронно-захватной терапии бором , но этот эффект зависит не от биологических или химических эффектов дейтерия, а от способности дейтерия замедлять (замедлять) нейтроны, не улавливая их. [43]

Токсичность для человека [ править ]

Поскольку потребуется очень большое количество тяжелой воды для замены 25–50% воды в организме человека (вода, в свою очередь, составляет 50–75% массы тела [48] ) на тяжелую воду, случайное или преднамеренное отравление тяжелым вода вряд ли дойдет до практического пренебрежения. Отравление потребует, чтобы жертва проглотила большое количество тяжелой воды без значительного нормального потребления воды в течение многих дней, чтобы вызвать заметные токсические эффекты.

Пероральные дозы тяжелой воды в диапазоне нескольких граммов, а также тяжелого кислорода 18 O обычно используются в экспериментах по метаболизму человека. (См. Тестирование воды с двойной маркировкой .) Поскольку примерно один из каждых 6400 атомов водорода - это дейтерий, человек весом 50 кг (110,23 фунта), содержащий 32 кг (70,55 фунта) воды, обычно содержит достаточно дейтерия (около 1,1 г или 0,04 унции). чтобы получить 5,5 г чистой тяжелой воды, поэтому примерно эта доза требуется для удвоения количества дейтерия в организме.

Снижение артериального давления может частично объяснить зарегистрированные случаи головокружения при приеме тяжелой воды. Однако более вероятно, что этот симптом может быть связан с нарушением вестибулярной функции . [49]

Путаница с радиоактивным загрязнением тяжелой воды [ править ]

Хотя многие люди связывают тяжелую воду в первую очередь с ее использованием в ядерных реакторах, чистая тяжелая вода не является радиоактивной. Техническая тяжелая вода слегка радиоактивна из-за присутствия мельчайших следов природного трития, но то же самое можно сказать и об обычной воде. Тяжелая вода, которая использовалась в качестве теплоносителя на атомных электростанциях, содержит значительно больше трития в результате нейтронной бомбардировки дейтерия в тяжелой воде ( тритий представляет опасность для здоровья при попадании внутрь в больших количествах).

В 1990 году рассерженный служащий АЭС в Пойнт-Лепро в Канаде получил образец (примерно «полстакана») тяжелой воды из первичного контура теплопередачи ядерного реактора и загрузил его в распределитель напитков в кафетерии. . Часть загрязненной воды выпили восемь сотрудников. Инцидент был обнаружен, когда сотрудники начали оставлять образцы мочи для биопробы с повышенным уровнем трития . Количество вовлеченной тяжелой воды было намного ниже уровней, которые могли бы вызвать токсичность тяжелой воды, но несколько сотрудников получили повышенные дозы радиации от трития и нейтронно-активированных химикатов в воде. [50] Это был не случай отравления тяжелой водой, а скорее радиационное отравление другими изотопами тяжелой воды.

Некоторые новостные службы не позаботились о различении этих моментов, и у некоторых людей сложилось впечатление, что тяжелая вода обычно радиоактивна и более токсична, чем есть на самом деле. Даже если бы чистая тяжелая вода использовалась в водоохладителе на неопределенный срок, маловероятно, что инцидент был бы обнаружен или причинил бы вред, так как ни один сотрудник не будет получать более 25% своей ежедневной питьевой воды из такого источника. . [51]

Производство [ править ]

На Земле , дейтерированная вода, HDO , происходит естественным образом в обычной воде в пропорции примерно 1 молекулы в 3,200. Это означает, что 1 из 6400 атомов водорода - это дейтерий, что составляет 1 часть на 3200 по весу (вес водорода). HDO можно отделить от обычной воды дистилляцией или электролизом, а также с помощью различных процессов химического обмена, каждый из которых использует кинетический изотопный эффект . При частичном обогащении также происходит в естественных водоемах при определенных условиях испарения. [52] (Для получения дополнительной информации об изотопном распределении дейтерия в воде см. Венский стандарт средней океанской воды..) Теоретически дейтерий для тяжелой воды мог бы быть создан в ядерном реакторе, но отделение от обычной воды - самый дешевый массовый процесс производства.

Разница в массе между двумя изотопами водорода приводит к разнице в нулевой энергии и, следовательно, к небольшой разнице в скорости реакции. Когда HDO становится значительной частью воды, тяжелая вода становится более распространенной, поскольку молекулы воды очень часто обмениваются атомами водорода. Производство чистой тяжелой воды путем дистилляции или электролиза требует большого каскада перегонных кубов или электролизных камер и требует больших затрат энергии, поэтому обычно предпочтительны химические методы.

Наиболее экономически эффективным способом производства тяжелой воды является сульфидный процесс с двойным температурным обменом (известный как сульфидный процесс Гирдлера ), параллельно разработанный Карлом-Германом Гейбом и Джеромом С. Спеваком в 1943 году [53].

Альтернативный процесс [54], запатентованный Грэмом М. Кейзером, использует лазеры для избирательной диссоциации дейтерированных гидрофторуглеродов с образованием фторида дейтерия , который затем может быть отделен физическими средствами. Хотя потребление энергии для этого процесса намного меньше, чем для сульфидного процесса Гирдлера, этот метод в настоящее время является неэкономичным из-за затрат на получение необходимых гидрофторуглеродов.

Как уже отмечалось, современная техническая тяжелая вода почти повсеместно называется и продается как оксид дейтерия . Чаще всего он продается с различной степенью чистоты, от обогащения 98% до обогащения дейтерием 99,75–99,98% (для ядерных реакторов), а иногда и с более высокой изотопной чистотой.

Аргентина [ править ]

Аргентина является основным производителем тяжелой воды, использующей установку на основе аммиачно-водородного обмена, поставленную швейцарской компанией Sulzer . Он также является крупным экспортером в Канаду, Германию, США и другие страны. Завод по производству тяжелой воды, расположенный в Арройито, является крупнейшим в мире предприятием по производству тяжелой воды. Аргентина производит 200 коротких тонн (180 тонн) тяжелой воды в год [ сроки? ] с использованием не битермического метода H 2 S, а монотермического изотопного обмена аммиак-водород . [55] [56] [57] [58] [59]

Советский Союз [ править ]

В октябре 1939 года советские физики Яков Борисович Зельдович и Юлий Борисович Харитон пришли к выводу, что тяжелая вода и углерод были единственными возможными замедлителями для реактора на природном уране, и в августе 1940 года вместе с Георгием Флёровым представили план в Российскую академию наук Наука подсчитала, что для реактора требовалось 15 тонн тяжелой воды. Поскольку в то время в Советском Союзе не было урановых рудников, молодых сотрудников Академии отправляли в ленинградские фотоателье для покупки нитрата урана, но весь проект тяжелой воды был остановлен в 1941 году, когда немецкие войска вторглись во время операции «Барбаросса» .

К 1943 году советские ученые обнаружили , что вся научная литература , связанные с тяжелой водой исчезла с Запада, Флеров в письме предостерегал советского лидера Иосифа Сталина о том , [60] и в это время там было всего 2-3 кг тяжелой воды по всей стране. В конце 1943 года советская закупочная комиссия в США получила 1 кг тяжелой воды и еще 100 кг в феврале 1945 года, а по окончании Второй мировой войны проект взял на себя НКВД .

В октябре 1946 года в рамках российской Alsos , то НКВД депортированы в СССР из Германии немецких ученых , которые работали по производству тяжелой воды во время войны, в том числе Карл-Герман Гейб , изобретатель процесса сульфидной Girdler . [61] Эти немецкие ученые работали под руководством немецкого физико-химика Макса Фольмера в Институте физической химии в Москве на построенном ими заводе, производящем большое количество тяжелой воды к 1948 году. [53] [62]

Соединенные Штаты [ править ]

Во время Манхэттенского проекта Соединенные Штаты построили три завода по производству тяжелой воды в рамках проекта P-9 на заводе по производству боеприпасов Моргантауна, недалеко от Моргантауна, Западная Вирджиния ; на артиллерийском заводе на реке Уобаш, недалеко от Даны и Ньюпорта, штат Индиана ; и в Алабаме Ordnance Works, недалеко Childersburg и Силакога, штат Алабама . Тяжелая вода была также приобретена на заводе Cominco в Трейле, Британская Колумбия , Канада. Чикаго Ворс-3В экспериментальном реакторе в качестве замедлителя использовалась тяжелая вода, и он стал критическим в 1944 году. Три внутренних завода были остановлены в 1945 году после производства около 20 метрических тонн (20 000 литров) продукта. [ необходима цитата ] Завод Wabash был вновь открыт и начал возобновление производства тяжелой воды в 1952 году.

В 1953 году Соединенные Штаты начали использовать тяжелую воду в реакторах для производства плутония на участке Саванна Ривер . Первый из пяти тяжеловодных реакторов был запущен в 1953 году, а последний был переведен в режим холодного останова в 1996 году. Реакторы SRS были тяжеловодными реакторами, так что они могли производить как плутоний, так и тритий для американской программы ядерного оружия.

В США разработан процесс производства химического обмена сульфидов Гирдлера, который впервые был продемонстрирован в больших масштабах на заводе в Дане, штат Индиана в 1945 году и на заводе в Саванна-Ривер, Южная Каролина в 1952 году. DuPont эксплуатировала SRP для Министерства экономики США до 1 апреля 1989 года. , когда Вестингауз взял на себя управление.

Индия [ править ]

Индия является одним из крупнейших в мире производителей тяжелой воды через Совет по тяжелой воде, а также экспортирует ее в такие страны, как Республика Корея и США. Развитие процесса тяжелой воды в Индии происходило в три этапа: первая фаза (конец 1950-х - середина 1980-х годов) была периодом развития технологий, вторая фаза заключалась в развертывании технологии и стабилизации процесса (с середины 1980-х до начала 1990-х годов) и На третьем этапе произошла консолидация и сдвиг в сторону улучшения производства и энергосбережения. [ необходима цитата ] [ требуется пояснение ]

Японская Империя [ править ]

В 1930 - х годах, он подозревался Штаты Соединенного и Советского Союз , что австрийский химик Фриц Иоганн Hansgirg построил опытную установку для Японской империи в японском языке правил Северную Корею по производству тяжелой воды с использованием нового процесса он изобрел. [63]

Норвегия [ править ]

Основная статья: Норвежский саботаж тяжелой воды
«Тяжелая вода» производства Norsk Hydro

В 1934 году Norsk Hydro построила первую промышленную установку по производству тяжелой воды в Веморке , Тинн , мощностью 12 тонн в год. [64] С 1940 года и на протяжении всей Второй мировой войны завод находился под контролем Германии, и союзники решили уничтожить завод и его тяжелую воду, чтобы помешать немецким разработкам ядерного оружия. В конце 1942 года запланированный налет британских воздушно-десантных войск под названием Operation Freshman провалился: оба планера разбились. Рейдеры погибли при крушении или впоследствии казнены немцами.

В ночь на 27 февраля 1943 года операция Gunnerside завершилась успешно. Норвежским спецназовцам и местному сопротивлению удалось снести небольшие, но ключевые части электролитических ячеек, сбросив накопившуюся тяжелую воду в заводские стоки. [65]

16 ноября 1943 года авиация союзников сбросила на это место более 400 бомб. Воздушный налет союзников побудил нацистское правительство перевезти всю имеющуюся тяжелую воду в Германию на хранение. 20 февраля 1944 года норвежский партизан потопил паром M / F  Hydro, перевозивший тяжелую воду через озеро Тинн , ценой жизни 14 норвежских мирных жителей, при этом большая часть тяжелой воды предположительно была потеряна. Некоторые из бочек были заполнены только наполовину, поэтому могли плавать и, возможно, были спасены и перевезены в Германию.

Недавнее исследование производственных записей на Norsk Hydro и анализ неповрежденной бочки, спасенной в 2004 году, показали, что, хотя бочки в этой партии содержали воду с pH  14, что свидетельствует о процессе щелочной электролитической очистки, они не содержали высоких концентраций D 2. O. [66] Несмотря на кажущийся размер партии, общее количество чистой тяжелой воды было довольно небольшим, большинство бочек содержало только 0,5–1% чистой тяжелой воды. Немцам понадобилось бы около 5 тонн тяжелой воды для запуска ядерного реактора. В манифесте четко указывалось, что в Германию перевозилось всего полтонны тяжелой воды. Гидронесло слишком мало тяжелой воды для одного реактора, не говоря уже о 10 или более тоннах, необходимых для производства достаточного количества плутония для ядерного оружия. [66]

Израиль признал, что эксплуатирует реактор Димона, и в 1959 году ему была продана норвежская тяжелая вода. За счет реэкспорта с использованием Румынии и Германии Индия, вероятно, также использовала норвежскую тяжелую воду. [67] [68]

Канада [ править ]

В рамках своего вклада в Манхэттенский проект Канада построила и эксплуатировала завод по производству тяжелой воды от 1000 фунтов (450 кг) до 1200 фунтов (540 кг) в месяц (проектная мощность) в Трейле, Британская Колумбия , который начал работу в 1943 году. [69]

По атомной энергии Канады Limited (AECL) Конструкция реактора мощности требует большого количества тяжелой воды , чтобы действовать в качестве замедлителя нейтронов и теплоносителя. AECL заказала две установки по производству тяжелой воды, которые были построены и эксплуатируются в Атлантической Канаде в Глэйс-Бэй , Новая Шотландия (Deuterium of Canada Limited) и Порт-Хоксбери , Новая Шотландия (General Electric Canada). Эти заводы столкнулись с серьезными проблемами проектирования, строительства и производства. Следовательно, AECL построила завод по производству тяжелой воды в Брюсе ( 44,1854 ° с.ш., 81,3618 ° з.д. ) [70], который позже был продан компании Ontario Hydro.44 ° 11′07 ″ с.ш. 81 ° 21′42 ″ з.д. /  / 44,1854; -81,3618 ( Завод тяжелой воды Брюса ), чтобы обеспечить надежное снабжение тяжелой водой будущих электростанций. Два завода в Новой Шотландии были остановлены в 1985 году, когда их производство оказалось ненужным.

Завод тяжелой воды Брюса (BHWP) в Онтарио был крупнейшим в мире заводом по производству тяжелой воды с максимальной производительностью 1600 тонн в год (800 тонн в год на полную установку, два полностью действующих завода на пике мощности). Он использовал сульфидный процесс Гирдлера для производства тяжелой воды и потребовал 340 000 тонн питательной воды для производства одной тонны тяжелой воды. Он был частью комплекса, включающего восемь реакторов CANDU , которые обеспечивали тепло и электроэнергию для завода по производству тяжелой воды. Площадка была расположена на АЭС Дуглас-Пойнт / Брюс недалеко от Тивертона, Онтарио, на озере Гурон, где он имел доступ к водам Великих озер.. [71]

В 1969 году AECL выдала контракт на строительство первой установки BHWP (BHWP A). Ввод в эксплуатацию BHWP A производился Ontario Hydro с 1971 по 1973 год, завод был введен в эксплуатацию 28 июня 1973 года, а проектная производственная мощность была достигнута в апреле 1974 года. Благодаря успеху BHWP A и большому количеству тяжелой воды, которая могла Для реализации большого числа запланированных проектов строительства АЭС CANDU компания Ontario Hydro ввела в эксплуатацию три дополнительных завода по производству тяжелой воды для площадки в Брюсе.(BHWP B, C и D). BHWP B была введена в эксплуатацию в 1979 году. Эти первые две станции были значительно более эффективными, чем планировалось, и количество строительных проектов CANDU оказалось значительно меньше, чем первоначально планировалось, что привело к отмене строительства BHWP C&D. 1984 BHWP A была остановлена. К 1993 году Ontario Hydro произвела достаточно тяжелой воды для удовлетворения всех своих предполагаемых внутренних потребностей (которые были ниже, чем ожидалось из-за повышения эффективности использования и рециркуляции тяжелой воды), поэтому они закрыли и снесли половину мощности BHWP B Оставшиеся мощности продолжали работать для удовлетворения спроса на экспорт тяжелой воды до тех пор, пока они не были окончательно остановлены в 1997 году, после чего завод был постепенно демонтирован, а площадка расчищена. [72] [73]

В настоящее время AECL изучает другие, более эффективные и экологически безопасные способы создания тяжелой воды. Это актуально для реакторов CANDU, поскольку тяжелая вода составляла около 15–20% общих капитальных затрат каждой установки CANDU в 1970-х и 1980-х годах. [73]

Иран [ править ]

С 1996 года завод по производству тяжелой воды строился в Хондабе близ Арака . [74] 26 августа 2006 года президент Ирана Ахмадинежад открыл строительство завода по производству тяжелой воды в стране. Иран указал, что установка по производству тяжелой воды будет работать в тандеме с исследовательским реактором мощностью 40 МВт, завершение которого запланировано на 2009 год. [75] [76]

Иран впервые произвел дейтерированные растворители в начале 2011 года. [77]

Ядро IR-40 предполагается перепроектировать в соответствии с ядерным соглашением в июле 2015 года.

Ирану разрешено хранить только 130 тонн (140 коротких тонн ) тяжелой воды. [78] Иран экспортирует избыточную продукцию после того, как превысил выделенные им нормы, что сделало Иран третьим в мире экспортером тяжелой воды. [79] [80]

Пакистан [ править ]

50 МВт - й тяжелой воды и природного урана исследовательского реактора в Хушабе, в провинции Пенджаб, является центральным элементом программы Пакистана по производству плутония, дейтерия и трития для продвинутых компактных боеголовок (т.е. термоядерного оружия ). Пакистану удалось приобрести завод по очистке и хранению трития, а также материалы-прекурсоры дейтерия и трития у двух немецких фирм. [81]

Другие страны [ править ]

Румыния производила тяжелую воду на выведенном из эксплуатации сульфидном заводе Дробета Гирдлер для внутренних и экспортных целей. [82]

Во Франции в 1950-х и 1960-х годах был небольшой завод. [ необходима цитата ]

Тяжелая вода существует в повышенной концентрации в гиполимнионе из озера Танганьика в Восточной Африке . [83] Вероятно, что аналогичные повышенные концентрации существуют в озерах с аналогичной лимнологией , но это всего лишь 4% обогащения (24 против 28) [84], а поверхностные воды обычно обогащены D
2O испарением в еще большей степени более быстрым H
2О испарение.

Приложения [ править ]

Ядерный магнитный резонанс [ править ]

Оксид дейтерия используется в спектроскопии ядерного магнитного резонанса при использовании воды в качестве растворителя, если интересующим нуклидом является водород. Это связано с тем, что сигнал молекул растворителя легкой воды ( 1 H 2 O) мешает сигналу растворенной в нем молекулы, представляющей интерес. Дейтерий имеет другой магнитный момент и, следовательно, не вносит вклад в сигнал 1 H-ЯМР на резонансной частоте водорода-1.

Для некоторых экспериментов может быть желательно идентифицировать лабильные водороды в соединении, то есть водороды, которые могут легко обмениваться на ионы H + в некоторых положениях в молекуле. При добавлении D 2 O, иногда называемом встряхиванием D 2 O , лабильные водороды заменяются атомами дейтерия ( 2 H). Эти положения в молекуле не появляются в спектре 1 H-ЯМР.

Органическая химия [ править ]

Оксид дейтерия часто используется в качестве источника дейтерия для получения специально меченных изотопологов органических соединений. Например, связи CH, соседние с карбонильными группами кетона, могут быть заменены связями CD, используя кислотный или основной катализ. Йодид триметилсульфоксония , полученный из диметилсульфоксида и метилиодида, может быть перекристаллизован из оксида дейтерия, а затем диссоциирован для регенерирования йодистого метила и диметилсульфоксида, оба меченных дейтерием. В тех случаях, когда предполагается особая двойная мечение дейтерием и тритием, исследователь должен знать, что оксид дейтерия, в зависимости от возраста и происхождения, может содержать некоторое количество трития.

Инфракрасная спектроскопия [ править ]

Оксид дейтерия часто используется вместо воды при сборе спектров FTIR белков в растворе. H 2 O создает прочную полосу, которая перекрывается с областью амида I белков. Полоса от D 2 O смещена от области амида I.

Нейтронный модератор [ править ]

Тяжелая вода используется в некоторых типах ядерных реакторов , где она действует как замедлитель нейтронов, замедляя нейтроны, так что они с большей вероятностью вступят в реакцию с делящимся ураном-235, чем с ураном-238 , который захватывает нейтроны без деления. Реактор CANDU использует эту конструкцию. Легкая вода также действует как замедлитель, но поскольку легкая вода поглощает больше нейтронов, чем тяжелая вода, реакторы, использующие легкую воду в качестве замедлителя, должны использовать обогащенный уран, а не природный уран, иначе критичность невозможна. Значительная доля устаревших энергетических реакторов, таких как РБМКреакторы в СССР были построены с использованием обычной воды для охлаждения и графита в качестве замедлителя . Однако опасность графита в энергетических реакторах (возгорания графита отчасти привели к чернобыльской катастрофе ) привела к прекращению использования графита в стандартных конструкциях реакторов.

Поскольку они не требуют обогащения урана , тяжеловодные реакторы вызывают большую озабоченность с точки зрения распространения ядерного оружия . Воспроизведение и извлечение плутония могут быть относительно быстрым и дешевым путем к созданию ядерного оружия , поскольку химическое отделение плутония от топлива проще, чем изотопное отделение U-235 от природного урана. Среди нынешних и прошлых государств , обладающих ядерным оружием , Израиль, Индия и Северная Корея [85] первыми использовали плутоний из реакторов с тяжеловодным замедлителем, сжигающих природный уран , в то время как Китай, Южная Африка и Пакистан первыми создали оружие с использованием высокообогащенного урана .

В США, однако, первый экспериментальный атомный реактор (1942 г.), а также производственные реакторы Manhattan Project Hanford, которые производили плутоний для испытаний Тринити и бомбы Fat Man , использовали только углеродные (графитовые) замедлители нейтронов в сочетании с обычной водой. охлаждающие трубы. Они не работали ни с обогащенным ураном, ни с тяжелой водой. При производстве плутония в России и Великобритании также использовались реакторы с графитовым замедлителем.

Нет никаких свидетельств того, что гражданские реакторы на тяжелой воде, такие как конструкции CANDU или Atucha , использовались для производства расщепляющихся материалов военного назначения. В странах, которые еще не обладают ядерным оружием, ядерный материал на этих объектах находится под гарантиями МАГАТЭ, чтобы предотвратить любое переключение.

Из-за возможности использования в программах создания ядерного оружия владение или импорт / экспорт больших промышленных объемов тяжелой воды подлежат государственному контролю в нескольких странах. Поставщики технологий производства тяжелой воды и тяжелой воды обычно применяют гарантии МАГАТЭ (Международное агентство по атомной энергии) и учет материалов в отношении тяжелой воды. (В Австралии Закон о ядерном нераспространении (гарантии) 1987 года .) В США и Канаде непромышленные количества тяжелой воды (то есть в диапазоне от граммов до кг) обычно доступны без специальной лицензии через дилеров по поставкам химикатов и коммерческие компании, такие как бывший крупнейший в мире производитель Ontario Hydro .

Детектор нейтрино [ править ]

Нейтринной обсерватории Садбери (SNO) в Садбери , Онтарио использует 1000 тонн тяжелой воды по кредиту от атомной энергии Канады Limited . Детектор нейтрино составляет 6,800 футов (2100 м) под землей в шахте, чтобы оградить его от мюонов , полученных космическими лучами . SNO была создана, чтобы ответить на вопрос, могут ли нейтрино электронного типа, произведенные в результате синтеза на Солнце (единственный тип, который Солнце должно производить напрямую, согласно теории), могут превратиться в другие типы нейтрино на пути к Земной шар. СНО обнаруживает черенковское излучениев воде из высокоэнергетических электронов, образующихся из нейтрино электронного типа, когда они подвергаются взаимодействию заряженного тока (ЗК) с нейтронами в дейтерии , превращая их в протоны и электроны (однако, только электроны достаточно быстрые, чтобы производить черенковское излучение для обнаружения) .

SNO также обнаруживает события рассеяния нейтрино электронов (ES), когда нейтрино передает энергию электрону, который затем продолжает генерировать черенковское излучение, отличное от излучения, создаваемого событиями CC. Первая из этих двух реакций вызывается только нейтрино электронного типа, а вторая может быть вызвана всеми ароматами нейтрино. Использование дейтерия имеет решающее значение для функции SNO, потому что все три «аромата» (типа) нейтрино [86] могут быть обнаружены также в третьем типе реакции, нейтринно-распад, в котором нейтрино любого типа (электрон , мюон или тау) рассеивается от ядра дейтерия ( дейтрона ), передавая достаточно энергии, чтобы разбить слабо связанный дейтрон на свободный нейтрон и протон через взаимодействие нейтрального тока (NC).

Это событие обнаруживается, когда свободный нейтрон поглощается 35 Cl - присутствующим из NaCl, намеренно растворенным в тяжелой воде, вызывая испускание характерных захватывающих гамма-лучей. Таким образом, в этом эксперименте тяжелая вода не только обеспечивает прозрачную среду, необходимую для получения и визуализации черенковского излучения, но также обеспечивает дейтерий для обнаружения экзотических нейтрино мю-типа (μ) и тау (τ), а также неабсорбирующий замедлитель. среды, чтобы сохранить свободные нейтроны от этой реакции, пока они не будут поглощены легко обнаруживаемым изотопом, активируемым нейтронами.

Тестирование скорости метаболизма в физиологии и биологии [ править ]

Основная статья: Тест воды с двойной маркировкой

Тяжелая вода используется как часть смеси с H 2 18 O для обычного и безопасного теста средней скорости метаболизма у людей и животных, находящихся в нормальном состоянии.

Производство трития [ править ]

Смотрите также: Тритий § Дейтерий

Тритий является активным веществом в автономном освещении и управляемом ядерном синтезе, а также в других сферах его применения, включая авторадиографию и радиоактивную маркировку . Он также используется в конструкции ядерного оружия для ядерных боеприпасов и инициаторов . Некоторое количество трития образуется в реакторах с тяжеловодным замедлителем, когда дейтерий захватывает нейтрон. Эта реакция имеет малое поперечное сечение (вероятность единичного захвата нейтрона) и производит только небольшое количество трития, хотя этого достаточно, чтобы оправдать очистку трития от замедлителя каждые несколько лет для снижения экологического риска утечки трития.

Для производства большого количества трития таким способом потребуются реакторы с очень высокими потоками нейтронов или с очень высокой долей тяжелой воды в ядерном топливе и очень низким поглощением нейтронов другим материалом реактора. Затем тритий необходимо было бы извлечь путем разделения изотопов из гораздо большего количества дейтерия, в отличие от производства лития-6 (настоящий метод), где требуется только химическое разделение.

Сечение поглощения дейтерия для тепловых нейтронов составляет 0,52 миллей барна (5,2 × 10 -32 м 2 ; 1 амбара = 10 -28 м 2 ), в то время как те из кислорода-16 и кислорода-17 являются 0,19 и 0,24 миллибарнов, соответственно. 17 O составляет 0,038% природного кислорода , что составляет 0,28 миллибарна в поперечном сечении. Таким образом, в D - O с природным кислородом, 21% захваты нейтронов находятся на кислороде, растет выше , так как 17 O накапливается от захвата нейтронов на 16 O. Кроме того , 17 вывода может излучатьальфа-частица при захвате нейтронов, производящая радиоактивный углерод-14 .

См. Также [ править ]

  • Холодный синтез
  • Вода, обедненная дейтерием
  • Межзвездный лед

Ссылки [ править ]

  1. ^ Parpart, Артур К. (декабрь 1935). «Проницаемость эритроцитов млекопитающих для оксида дейтерия (тяжелая вода)». Журнал клеточной и сравнительной физиологии . 7 (2): 153–162. DOI : 10.1002 / jcp.1030070202 .
  2. ^ Свищев, ИМ; Кусалик П.Г. (январь 1994 г.). «Динамика в жидкой воде, воде-d2 и воде-t2: сравнительное моделирование». Журнал физической химии . 98 (3): 728–733. DOI : 10.1021 / j100054a002 .
  3. ^ Международный союз чистой и прикладной химии (2005). Номенклатура неорганической химии (Рекомендации IUPAC 2005 г.). Кембридж (Великобритания): RSC - IUPAC . ISBN 0-85404-438-8 . п. 306. Электронная версия. 
  4. ^ IUPAC , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) « тяжелая вода ». DOI : 10,1351 / goldbook.H02758
  5. ^ DJ Kushner; Элисон Бейкер; Т.Г. Данстолл (1999). «Фармакологические применения и перспективы тяжелой воды и дейтерированных соединений». Может. J. Physiol. Pharmacol . 77 (2): 79–88. DOI : 10,1139 / cjpp-77-2-79 . PMID 10535697 . 
  6. ^ «Гарольд Клейтон Юри (1893–1981)» . Колумбийский университет .
  7. ^ "РАДИОАКТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ГРАФИТОМ НА АТОМНЫХ СТАНЦИЯХ МАГНОКС Великобритании" (PDF) . Pub-iaea.org . Проверено 11 января 2017 года .
  8. ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 22 апреля 2014 года . Проверено 25 августа 2012 года . CS1 maint: archived copy as title (link)
  9. ^ Мосин, О. В., Игнатов, И. (2011) Разделение тяжелых изотопов дейтерия (D) и трития (T) и кислорода ( 18 O) в очистке воды, чистая вода: проблемы и решения, Москва, № 3– 4. С. 69–78.
  10. ^ Мартин Чаплин. «Свойства воды (включая изотопологи)» . Проверено 4 декабря 2017 года .
  11. ^ Коц, Джон; Тейхель, Пол; Таунсенд, Джон (2008). Химия и химическая реакционная способность, Том 1 (7-е изд.). Cengage Learning. п. 15. ISBN 978-0-495-38711-4. Отрывок страницы 15
  12. ^ a b обсуждение pD ,
  13. ^ "RefractiveIndex.INFO" . Проверено 21 января 2010 года .
  14. ^ обсуждение pD + ,
  15. ^ Грей, Теодор (2007). «Как 2.0» . Популярная наука . Архивировано из оригинала 16 декабря 2007 года . Проверено 21 января 2008 года .
  16. ^ Юри, HC; Фаилла, Г. (15 марта 1935 г.). «О вкусе тяжелой воды». Наука . 81 (2098): 273. Bibcode : 1935Sci .... 81..273U . DOI : 10.1126 / science.81.2098.273-а . PMID 17811065 . 
  17. ^ Миллер, Инглис Дж .; Мозер, Грегори (1979). «Вкусовые реакции на оксид дейтерия». Физиология . 23 (1): 69–74. DOI : 10.1016 / 0031-9384 (79) 90124-0 . PMID 515218 . S2CID 39474797 .  
  18. Рианна Весткотт, Кэтрин (29 апреля 2013 г.). «Есть ли разница во вкусе воды с севера на юг?» . Журнал BBC News . Проверено 12 октября 2020 .
  19. ^ WebExhibits. «Цвета от вибрации» . Причины цвета . WebExhibits . Архивировано 23 февраля 2017 года . Проверено 21 октября 2017 года . Тяжелая вода бесцветна, потому что все соответствующие ей колебательные переходы смещены в сторону более низкой энергии (более высокой длины волны) за счет увеличения массы изотопа.
  20. ^ ХК Юри; Фердинанд Г. Брикведде; GM Мерфи (1932). «Изотоп водорода с массой 2» . Физический обзор . 39 (1): 164–165. Полномочный код : 1932PhRv ... 39..164U . DOI : 10.1103 / PhysRev.39.164 .
  21. ^ Льюис, GN; Макдональд, RT (1933). «Концентрация изотопа Н2». Журнал химической физики . 1 (6): 341. Полномочный код : 1933JChPh ... 1..341L . DOI : 10.1063 / 1.1749300 .
  22. ^ Hevesy, Джордж де; Хофер, Эрих (1934). «Удаление воды из человеческого тела». Природа . 134 (3397): 879. Bibcode : 1934Natur.134..879H . DOI : 10.1038 / 134879a0 . S2CID 4108710 . 
  23. ↑ Крис Уолтем (20 июня 2002 г.). «Ранняя история тяжелой воды». arXiv : физика / 0206076 .
  24. ^ Эм. Брату, Э. Абель, О. Редлих, Die elektrolytische Dissoziation des Schweren Wassers; vorläufige Mitttelung, Zeitschrift für Physikalische Chemie, 170, 153 (1934)
  25. ^ Питтендрай, CS; Калдарола, ПК; Косби, ES (июль 1973 г.). «Дифференциальный эффект тяжелой воды на температурно-зависимые и температурно-компенсированные аспекты циркадной системы Drosophila pseudoobscura» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 70 (7): 2037–2041. Bibcode : 1973PNAS ... 70.2037P . DOI : 10.1073 / pnas.70.7.2037 . PMC 433660 . PMID 4516204 .  
  26. ^ Кац, JJ 1965. Химические и биологические исследования с дейтерием. 39-я ежегодная лекция для священников, Университет штата Пенсильвания, Юниверсити-Парк, Пенсильвания, стр. 1–110, август 2008 г.
  27. ^ Мосин, О. В; Игнатов, И. (2012). «Изучение изотопных эффектов тяжелой воды в биологических системах на примере прокариотических и эукариотических клеток». Биомедицина . 1 (1–3): 31–50.
  28. ^ Билд, Вт; Нэстаса, V; Haulică (2004). «Исследования in vivo и in vitro биологических эффектов воды, обедненной дейтерием: влияние воды, обедненной дейтерием, на рост культивируемых клеток». Rom J. Physiol . 41 (1–2): 53–67. PMID 15984656 . 
  29. ^ Креспи, Х., Конрад, С., Апхаус, Р., Кац, Дж. (1960) Культивирование микроорганизмов в тяжелой воде, Анналы Нью-Йоркской академии наук, Изотопы дейтерия в химии и биологии, стр. 648– 666.
  30. ^ Мосин, О. В., И. Игнатов, И. (2013) Микробиологический синтез 2H-меченого фенилаланина, аланина, валина и лейцина / изолейцина с разной степенью обогащения дейтерием грамположительной факультативной метилотрофной бактерией Вrevibacterium Methylicum, Международный журнал Biomedicine Vol. 3, № 2, с. 132–138.
  31. ^ Кац, Дж .; Креспи, HL (1972). «Биологически важные изотопные гибридные соединения в ЯМР: 1H ЯМР с преобразованием Фурье в неестественном количестве» . Pure Appl. Chem . 32 (1–4): 221–250. DOI : 10,1351 / pac197232010221 . PMID 4343107 . 
  32. ^ Мосин, О.Б .; Складнев Д.А.; Егорова Т.А. Швец, В. И. (1996). «Биологические эффекты тяжелой воды». Биоорганическая химия . 22 (10–11): 861–874.
  33. ^ Мосин О. В., Швец, В. I, Skladnev, Д. А., Игнатов И. (2012) Изучение микробного синтеза дейтерия Меченого L-Phenylalanin по метилотрофной Бактерии Brevibacterium Methylicum на среды с различным содержанием тяжелой воды, биофармацевтического журнал , Москва , № 1, Т. 4, № 1, стр. 11–22.
  34. ↑ Мосин, О.В., Игнатов, И. (2012) Изотопные эффекты дейтерия на бактерии и микроводоросли в растительности в тяжелой воде, вода: химия и экология , Москва, № 3, с. 83–94.
  35. ^ Складнев Д.А., Мосин О.В., Егорова Т.А., Еремин С.В., Швец В.И. (1996) Метилотрофные бактерии как источники 2H- и 13C-аминокислот. Биотехнология , стр. 14–22.
  36. ^ Evans, BR; и другие. (2015). «Производство дейтерированного просо проса гидропонным выращиванием. Planta». Planta . 242 (1): 215–22. DOI : 10.1007 / s00425-015-2298-0 . ОСТИ 1185899 . PMID 25896375 . S2CID 18477008 .   
  37. ^ Бхатия, CR; и другие. (1968). «Адаптация и реакция роста Arabidopsis thaliana на дейтерию. Planta». DOI : 10.1007 / BF00385593 . S2CID 19662801 .  Cite journal requires |journal= (help)
  38. ^ Кутышенко, В.П .; и другие. (2015). « » В-завода «ЯМР: Анализ неповрежденных растений dubyana Vesicularia . Высокой разрешающей ЯМР - спектроскопии молекул». DOI : 10.1007 / BF00385593 . S2CID 19662801 .  Cite journal requires |journal= (help)
  39. ^ Vergara, F .; и другие. (2018). « Funaria hygrometrica Hedw. Повышенная толерантность к D 2 O: его использование для производства высоко дейтерированных метаболитов. Planta». Planta . 247 (2): 405–412. DOI : 10.1007 / s00425-017-2794-5 . PMID 29030693 . S2CID 11302702 .  
  40. ^ де Карли, GJ; и другие. (2020). «Животное, способное переносить D 2 O». ChemBioChem . DOI : 10.1002 / cbic.202000642 . PMID 33125805 . 
  41. ^ Кампмайер, Кэролайн; Johansen, Jens V .; Холмберг, Кристиан; Карлсон, Магнус; Герсинг, Сара К .; Bordallo, Heloisa N .; Kragelund, Birthe B .; Lerche, Mathilde H .; Журден, Изабель; Winther, Jakob R .; Хартманн-Петерсен, Расмус (17 апреля 2020 г.). «Мутации в единственном сигнальном пути позволяют клеткам расти в тяжелой воде» . Синтетическая биология ACS . 9 (4): 733–748. DOI : 10.1021 / acssynbio.9b00376 . ISSN 2161-5063 . PMID 32142608 .  
  42. ^ Кампмайер, Кэролайн; Johansen, Jens V .; Холмберг, Кристиан; Карлсон, Магнус; Герсинг, Сара К .; Bordallo, Heloisa N .; Kragelund, Birthe B .; Lerche, Mathilde H .; Журден, Изабель; Winther, Jakob R .; Хартманн-Петерсен, Расмус (17 апреля 2020 г.). «Мутации в единственном сигнальном пути позволяют клеткам расти в тяжелой воде» . Синтетическая биология ACS . 9 (4): 733–748. DOI : 10.1021 / acssynbio.9b00376 . ISSN 2161-5063 . PMID 32142608 .  
  43. ^ a b c d Д. Дж. Кушнер; Элисон Бейкер; Т.Г. Данстолл (1999). «Фармакологические применения и перспективы тяжелой воды и дейтерированных соединений». Может. J. Physiol. Pharmacol . 77 (2): 79–88. DOI : 10,1139 / cjpp-77-2-79 . PMID 10535697 . используется в борной нейтронно-захватной терапии ... D 2 O более токсичен для злокачественных новообразований, чем нормальные клетки животных ... Простейшие способны выдерживать до 70% D 2 O. Водоросли и бактерии могут адаптироваться для роста в 100% D 2 O 
  44. ^ де Карли, GJ; и другие. (2020). «Животное, способное переносить D 2 O». ChemBioChem . DOI : 10.1002 / cbic.202000642 . PMID 33125805 . 
  45. Перейти ↑ Thomson, JF (1960). «Физиологические эффекты D 2 O на млекопитающих. Изотопные эффекты дейтерия в химии и биологии». Летопись Нью-Йоркской академии наук . 84 (16): 736–744. Bibcode : 1960НЯСА..84..736T . DOI : 10.1111 / j.1749-6632.1960.tb39105.x . PMID 13776654 . S2CID 84422613 .  
  46. ^ Троценко, Ю.А., Хмеленина, В.Н., Бесчастный, А.П. (1995) Цикл монофосфата рибулозы (Quayle): Новости и обзоры. Рост микробов на соединениях C1, в: Труды 8-го Международного симпозиума по росту микробов на соединениях C1 (Lindstrom ME, Tabita FR, eds.). Сан-Диего (США), Бостон: Kluwer Academic Publishers, стр. 23–26.
  47. ^ Hoefs, J. (1997). Геохимия стабильных изотопов (4-е изд.). Springer. ISBN 978-3-540-61126-4.
  48. ^ Уотсон, ЧП; и другие. (1980). «Общий объем воды в организме взрослых мужчин и женщин, рассчитанный на основе простых антропометрических измерений» . Американский журнал клинического питания . 33 (1): 27–39. DOI : 10.1093 / ajcn / 33.1.27 . PMID 6986753 . S2CID 4442439 .  
  49. ^ Деньги, KE; Майлз (февраль 1974 г.). «Тяжелый водный нистагм и действие алкоголя». Природа . 247 (5440): 404–405. Bibcode : 1974Natur.247..404M . DOI : 10.1038 / 247404a0 . PMID 4544739 . S2CID 4166559 .  
  50. ^ "Point Lepreau в Канаде" . NNI (Нет ядерного оружия в лесах). Архивировано из оригинала 10 июля 2007 года . Проверено 10 сентября 2007 года .
  51. ↑ «Рабочий с радиационным ударом на ядерной установке, заряженный соком» . Philadelphia Daily News . Ассошиэйтед Пресс. 6 марта 1990 . Проверено 30 Ноября +2006 .
  52. ^ https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/JZ068i017p05079 Эффекты изотопного обмена при испарении воды: 1. Результаты низкотемпературных экспериментов Х. Крейг
  53. ^ a b Уолтем, Крис (август 1998 г.). Ранняя история тяжелой воды (отчет). Университет Британской Колумбии . arXiv : физика / 0206076 .
  54. ^ «Метод пополнения изотопов в обменной жидкости, используемой в лазере» . Проверено 14 августа 2010 года .
  55. ^ "Trimod Besta: Завод по производству тяжелой воды в Арройито, Аргентина" (PDF) . Trimodbesta.com . Проверено 11 января 2017 года .
  56. ^ Ecabert, Р. (1984). «Завод по производству тяжелой воды в Арройито, Ардже .. | ИНИС» . Технический обзор Sulzer . 66 (3): 21–24 . Проверено 11 января 2017 года .
  57. Перейти ↑ Garcia, EE (1982). «Проекты по добыче тяжелой воды на Арг .. | ИНИС» . Energia Nuclear (Буэнос-Айрес) : 50–64 . Проверено 11 января 2017 года .
  58. ^ Conde Bidabehere, Луис Ф. (2000). «Тяжелая вода. Оригинальный проект в Аргентине .. | INIS» . Inis.iaea.org . Проверено 11 января 2017 года .
  59. ^ "ВЫБОР ПОДХОДА К БЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ ЗАВОДА ПО ПРОИЗВОДСТВУ ТЯЖЕЛЫХ ВОД ARROYITO" (PDF) . Iaea.org . Проверено 11 января 2017 года .
  60. ^ «Манхэттенский проект: шпионаж и манхэттенский проект, 1940–1945» .
  61. ^ Питч, Барбара; Садовский А.С. (май 2015 г.). Тяжелая вода. История одного приоритета. Часть 3 ( PDF ) (Отчет). J11505. Институт физической химии им. Карпова. ISSN 2227-6920 . Проверено 21 марта 2016 г. - через Международный периодический научный журнал (SWorld).  
  62. ↑ Олейников, Павел В. (2000). Немецкие ученые в советском атомном проекте (PDF) (Отчет). Обзор нераспространения . Проверено 19 марта 2016 .
  63. ^ Штрайфер, Билл. 1945: Когда Корея столкнулась со своим постколониальным будущим (доклад). Academia.edu . Проверено 24 марта 2016 года .
  64. ^ См. Norsk Hydro Rjukan
  65. ^ Галлахер, Томас (2002). Нападение в Норвегии: саботаж нацистской ядерной программы . Гилфорд, Коннектикут: Lyons Press. ISBN 978-1585747504.
  66. ↑ a b NOVA (8 ноября 2005 г.). «Затонувшая тайна Гитлера (стенограмма)» . Интернет-сайт NOVA . Проверено 8 октября 2008 года .
  67. ↑ «3 скандала в Осло должны положить конец». Архивировано 23 апреля 2012 года в Wayback Machine . International Herald Tribune , 1988-10-07, стр. 6 (14 сентября 1988 г.). Получено с Wisconsinproject.org 20 апреля 2012 г.
  68. ^ Милхоллин, Гэри (1987). «Мошенники с тяжелой водой». Внешняя политика (69): 100–119. DOI : 10.2307 / 1148590 . ISSN 0015-7228 . JSTOR 1148590 .  
  69. ^ История округа Манхэттен, Книга III, Проект P-9 (PDF) (Отчет). Министерство энергетики США . 8 апреля 1947 г. с. 99 . Проверено 16 февраля 2019 . Первоначальная проектная производительность составляла 1000 фунтов в месяц, позже увеличилась до 1200 фунтов в месяц. Максимальный объем производства составлял 1330 фунтов в месяц.
  70. ^ Google Планета Земля
  71. ^ (PDF) . Канадская комиссия по ядерной безопасности. Март 2003 г. https://www.ceaa-acee.gc.ca/EADDB84F-docs/report_e.pdf . Проверено 21 февраля 2018 года . Отсутствует или пусто |title=( справка )
  72. ^ ДЭВИДСОН, GD (1978). "Производительность завода тяжелой воды Брюса". Разделение изотопов водорода . Серия симпозиумов ACS. 68 . АМЕРИКАНСКОЕ ХИМИЧЕСКОЕ ОБЩЕСТВО. С. 27–39. DOI : 10.1021 / Б.К.-1978-0068.ch002 . ISBN 978-0841204201.
  73. ^ a b Галера, MR; Бэнкрофт, АР (октябрь 1981 г.). «ПРОИЗВОДСТВО ТЯЖЕЛЫХ ВОД В КАНАДЕ - 1970-1980» (PDF) . Проверено 21 февраля 2018 года .
  74. ^ "Арак - завод по производству тяжелой воды" . globalsecurity.org. 24 июля 2011 г.
  75. ^ «Президент Ирана запускает новый ядерный проект» . Telegraph.co.uk. 27 августа 2006 Архивировано из оригинала 13 июля 2007 года . Проверено 10 сентября 2007 года .
  76. ^ «Арак - Иранские объекты специального оружия» . globalsecurity.org. 15 октября 2008 г.
  77. ^ "ب سنگین اراک ، بهانه‌جویی جدید غرب - ایسنا" . Isna.ir . 9 октября 2013 . Проверено 11 января 2017 года .
  78. ^ «Иран заявляет, что переправил в Оман 11 тонн тяжелой воды» . AP News . 22 ноября 2016 . Проверено 21 октября 2018 года .
  79. ^ «Мировой дайджест: 8 марта 2016 г.» . Вашингтон Пост . 8 марта 2016 . Проверено 21 октября 2018 года .
  80. ^ «OEC - Тяжелая вода (оксид дейтерия) (HS92_ 284510) Торговля продуктами, экспортеры и импортеры» . Обсерватория экономической сложности . Архивировано 21 октября 2018 года . Проверено 21 октября 2018 года .
  81. ^ "Хушабский завод тяжелой воды" . Fas.org . Проверено 14 августа 2010 года .
  82. ^ «История или Утопия: 45) Тяжелая вода, ядерные реакторы и ... живая вода» . Peopletales.blogspot.com . Проверено 11 января 2017 года .
  83. ^ «Лимнология и гидрология озер Танганьика и Малави; Исследования и отчеты по гидрологии; Том: 54; 1997» (PDF) . Unesdoc.unesco.org . п. 39 . Проверено 11 января 2017 года . H Крейг 1975
  84. ^ H Крейг 1974 http://escholarship.org/uc/item/4ct114wz#page-55
  85. ^ «ТЯЖЕЛЫЕ ВОДНЫЕ РЕАКТОРЫ: СОСТОЯНИЕ И ПРОЕКТЫ РАЗВИТИЯ» (PDF) .
  86. ^ "Детектор СНО" . Институт нейтринной обсерватории Садбери, Королевский университет в Кингстоне . Проверено 10 сентября 2007 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Тяжелая вода и тяжелая вода - Часть II в периодической таблице видео (Университет Ноттингема)
  • Производство тяжелой воды , Федерация американских ученых
  • Тяжелая вода: руководство для производителей водорода века
  • Опасна ли «тяжелая вода»? Отчет о прямом допинге. 9 декабря 2003 г.
  • Аннотированная библиография по тяжелой воде из цифровой библиотеки по ядерным вопросам Алсос
  • Лед должен плавать, но с небольшим количеством тяжелой воды вы можете сделать кубики, которые тонут.
  • Изотопные эффекты тяжелой воды в биологических объектах Олег Мосин, Игнат Игнатов
  • J. Chem. Phys. 41, 1964 г.
  • Меморандум о взаимопонимании между HWB и M / s Clearsynth Меморандум о взаимопонимании между HWB и M / s Clearsynth, Мумбаи, на продажу 20 тонн тяжелой воды в год для ее неядерных применений.