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核电站所使用重水是什么水?能不能用普通水代替?

 漫步之心情 2017-08-14

重水(heavy water)是由氘(重氢,氕氘氚为氢的同位素)和氧组成的化合物。分子式D2O,分子量20.0275,比普通水(H2O)的分子量18.0153高出约11%,因此叫做重水。在天然水中,重水的含量约占0.015%。由于氘与氢的性质差别极小,因此重水和普通水也很相似。重水的离子积常数为1.6*10-15。重水在尖端科技中有十分重要的用途。原子能发电站的心脏是原子反应堆,为了控制原子反应堆中核裂变反应的正常进行,需要用重水做中子的减速剂。

重水在外观上和普通水相似,只是密度略大,为1.1079克/立方厘米,冰点略高,为3.82℃,沸点为101.42℃。参与化学反应的速率比普通水缓慢、重水的一个分子是由两个重氢原子和一个氧原子组成,其分子式为D2O,相对分子质量是20。

重水主要用于核反应堆中作减速剂,它可以减小中子的速率,使之符合发生裂变过程的需要。重水也是研究化学和生理变化中使用过的材料。浓而纯的重水不能维持动植物的生命,其致死浓度为60%~80%。

重水生产重水和普通水一样,也是由氢和氧化合而成的液体化合物,不过,重水分子和普通水分子的氢原子有所不同。我们知道,氢有3种同位素。一种是氕,它只含有一个质子。它和一个氧原子化合可以生成普通的水分子。另一种是重氢——氘。它含有一个质子和一个中子。它和一个氧原子化合后可以生成重水分子。还有一种是超重氢——氚。它含有两个中子和一个质子。

重水外观上和普通水相似,是无色、无嗅无味的液体.密度比普通水大,熔点、沸点比普通水高.由于重水分子量大,运动速度慢,所以在高山上的冰雪中,特别是在南极的冰雪中重水含量微乎其微,水(氧化氢)的密度最小,是地球上最轻的水。重水在自然界中分布较少,在普通水中约含重水0.015%。由于含量少,制备难,所以它的售价较高(约16元/毫升)。

重水虽然在尖端技术上是宝贵的资源,但对人却是有害的。人是不能饮用重水的,微生物、鱼类在纯重水或含重水较多(超过80%)的水中,只要数小时就会死亡.相反,含重水特别少的轻水,如雪水,却能刺激生物生长。

用重水即氧化氘作为慢化剂的核反应堆被称为重水反应堆,或简称为重水堆现在的反应堆几乎都利用热中子,因此慢化剂是反应堆不可缺少的组成部分慢化剂与中子碰撞使中子亦即减少中子的数量的话,便失去了意义。所以,重水是非常优异的慢化剂,它与石墨并列是最常用的慢化剂。

重水的热中子吸收截面很小,铀燃料的利用率高于轻水堆,烧过的燃料的235U含量仅为0.13%,乏燃料不必进行后处理。这种堆可以作为生产堆、动力堆和研究堆使用。堆内中子经济性好,可生产氚和发展成为先进的转化堆。堆内重水装载量大,反应堆造价较高。

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