Тяжелая вода - Википедия - Heavy water

Не путать с Жесткая вода или же Тритированная вода.

Тяжелая вода
Модель Spacefill тяжелой воды
Имена
Название ИЮПАК
(2ЧАС2)Вода[3]
Другие имена
  • Оксид дейтерия[1]
  • Вода-d2[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 плавления 3,82 ° С; 38,88 ° F; 276,97 К
Точка кипения 101,4 ° С (214,5 ° F, 374,5 К)
Смешиваемый
бревно п−1.38
1.328
Вязкость1,25 мПа с (при 20 ° C)
1,87 D
Опасности
NFPA 704 (огненный алмаз)
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Тяжелая вода (оксид дейтерия, 2
ЧАС
2О, D
2О) является формой воды который содержит только дейтерий (2
ЧАС или D, также известный как тяжелый водород), а не обычное водород-1 изотоп (1
ЧАС или H, также называемый протий), который составляет большую часть водорода в обычной воде.[4] Наличие более тяжелого изотоп водорода придает воде другие ядерные свойства, а увеличение массы придает ей несколько иные физические и химические свойства по сравнению с обычной водой.

Объяснение

Дейтерий - это 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 протий атом.

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, поскольку около 89% молекулярной массы воды приходится на одну кислород атом, а не два атома водорода. Разговорный термин «тяжелая вода» относится к высокообогащенной водной смеси, содержащей в основном оксид дейтерия. D
2О, но и некоторые оксид водорода-дейтерия (HDO) и меньшее количество обычного оксида водорода ЧАС
2О. Например, тяжелая вода, используемая в Реакторы CANDU на 99,75% обогащен атомной фракцией водорода - это 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 радиоактивный. 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 любой другой обычно встречающейся воде. изотопно-замещенное соединение потому что дейтерий уникален среди тяжелых стабильные изотопы будучи вдвое тяжелее легчайшего изотопа. Эта разница увеличивает сила водородно-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 граммам тяжелой воды, что безвредно. Когда большая часть воды (> 50%) у высших организмов заменяется тяжелой водой, результат клетка дисфункция и смерть.[5]

Тяжелая вода была впервые произведена в 1932 году, через несколько месяцев после открытия дейтерия.[6] С открытием ядерное деление в конце 1938 г., и необходимость замедлитель нейтронов захватившие мало нейтронов, тяжелая вода стала компонентом ранних ядерная энергия исследование. 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. Эти тяжеловодные реакторы имеют то преимущество, что могут работать на природном уране без использования графит модераторы, которые ставят радиологические[7] и взрыв пыли[8] опасности на этапе вывода из эксплуатации. Большинство современных реакторов используют обогащенный уран с обычной водой в качестве модератора.

Другие тяжелые формы воды

Полутяжелая вода

Полутяжелая вода, HDO, существует всякий раз, когда есть вода с легким водородом (протий, 1
ЧАС) и дейтерий (D или 2
ЧАС) 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 них. ЧАС
2О и D
2О, в динамическое равновесие В нормальной воде примерно 1 молекула из 3200 составляет HDO (один водород из 6400 находится в форме D), а молекулы тяжелой воды (D
2О) встречаются только в пропорции примерно 1 молекула из 41 миллиона (т.е. одна из 64002). Таким образом, полутяжелые молекулы воды встречаются гораздо чаще, чем «чистые» (гомоизотопные) молекулы тяжелой воды.

Вода с тяжелым кислородом

Вода, обогащенная более тяжелыми изотопами кислорода 17
О и 18
О также имеется в продаже, например, для использовать в качестве нерадиоактивного изотопного индикатора. Это «тяжелая вода», поскольку она плотнее обычной воды (ЧАС
218
О примерно такой же плотный, как D
2О, ЧАС
217
О примерно на полпути между ЧАС
2О и D
2О) - но тяжелой водой ее называют редко, так как она не содержит дейтерия, дающего D2О его необычных ядерных и биологических свойствах. Это дороже, чем D2O из-за более сложного разделения 17O и 18О.[9] ЧАС218O также используется для производства фтор-18 за радиофармпрепараты и радиоиндикаторы и для позитронно-эмиссионная томография.

Тритированная вода

Тритированная вода содержит тритий (3H) вместо протия (1H) или дейтерий (2H), поэтому он радиоактивен.

Физические свойства

Физические свойства изотопологов воды[10]
СвойствоD2O (тяжелая вода)HDO (полутяжелая вода)ЧАС2О (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 в STP (грамм/мл )1.10561.0540.9982
Темп. максимальной плотности11,6 ° СНепроверенный3,98 ° С[11]
Динамическая вязкость (при 20 ° C, мПа ·s )1.24671.12481.0016
Поверхностное натяжение (при 25 ° C, N /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
пKб (при 25 ° C)[12]7,44 ("стрKб D2O ")Непроверенный7.0
Показатель преломления (при 20 ° С, 0,5893 мкм )[13]1.32844Непроверенный1.33335

Физические свойства воды и тяжелой воды различаются по нескольким параметрам. Тяжелая вода при данной температуре менее диссоциирована, чем легкая, и истинная концентрация D+ ионов меньше чем  ЧАС+ ионы были бы для образца легкой воды при той же температуре. То же самое и с OD.− против.  ОЙ− ионы. Для тяжелой воды кВт D2О (25,0 ° С) = 1,35 × 10−15, и [D+ ] должен быть равен [OD− ] для нейтральной воды. Таким образом, pKw D2O = 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. Щелочная поправка тогда pD + = pH.а(кажущееся показание 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 будет тонуть. 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 основе 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, влияющих на ощущение вкуса воды, помимо содержания минералов.[18]

Тяжелой воде не хватает характерный синий цвет легкой воды; это потому что молекулярная вибрация гармоники, которые в легкой воде вызывают слабое поглощение в красной части видимого спектра, смещены в инфракрасный 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 ионизированное состояние, 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 бы это было сделано в газовой фазе и непосредственно депонированный в 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.[нужна цитата ]

История

Американский ученый и Нобелевский лауреат 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 электролиз в 1933 г.[21] Джордж де Хевеши и Эрих Хофер использовали тяжелую воду в 1934 году в одном из первых экспериментов с биологическими индикаторами, чтобы оценить скорость круговорота воды в организме человека.[22] История массового производства и использования тяжелой воды в ранних ядерных экспериментах описана ниже.[23]Эмилиан Брату и Отто Редлих изучал автодиссоциацию тяжелой воды в 1934 году.[24]

Влияние на биологические системы

Разные изотопы химических элементов имеют немного разные химические свойства, но для большинства элементов различия слишком малы, чтобы иметь биологический эффект. В случае водорода большие различия в химических свойствах протия (легкий водород), дейтерия и тритий возникают, потому что энергия химической связи зависит от уменьшенная масса 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 циркадные колебания, последовательно увеличивая продолжительность каждого цикла. Эффект был продемонстрирован на одноклеточных организмах, зеленых растениях, равноногих, насекомых, птицах, мышах и хомяках. Механизм неизвестен.[25]

Для выполнения своих задач, ферменты полагаться на их тонко настроенные сети водородные связи, как в активном центре со своими подложками, так и вне активного центра, чтобы стабилизировать их третичные структуры. Поскольку водородная связь с дейтерием немного прочнее[26] чем с обычным водородом, в сильно дейтерированной среде некоторые нормальные реакции в клетках нарушаются.

Особенно сильно от тяжелой воды страдают хрупкие узлы митотическое веретено формирования, необходимые для деление клеток в эукариоты. Растения перестают расти, а семена не прорастают, если дать им только тяжелую воду, потому что тяжелая вода останавливает деление эукариотических клеток.[27][28] Ячейка дейтерия больше по размеру и представляет собой модификацию направления деления.[29][30] Меняется и клеточная мембрана, и она первой реагирует на воздействие тяжелой воды. В 1972 году было продемонстрировано, что увеличение процентного содержания дейтерия в воде снижает рост растений.[31] Исследования, проведенные по росту прокариот микроорганизмы 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 несколько исключений, такие как просо просо (Panicum virgatum), который способен расти на 50% D2О;[36] завод Arabidopsis thaliana (70% D2О);[37] завод Везикулярия дубяна (85% D2О);[38]завод Фунария гигрометрическая (90% D2О);[39] и ангидробиотическая нематода Panagrolaimus superbus (почти 100% D2О).[40] Комплексное исследование тяжелой воды на делящихся дрожжах Schizosaccharomyces pombe показали, 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 клетки, а мутанты пути целостности клетки проявляли повышенную устойчивость к тяжелой воде.[42]

Влияние на животных

Эксперименты с мышами, крысами и собаками[43] показали, что степень дейтерирования 25% вызывает (иногда необратимую) стерильность, поскольку ни гаметы ни зиготы может развиваться. Высокая концентрация тяжелой воды (90%) быстро убивает рыбы, головастики, плоские черви, и Дрозофила. Единственное известное исключение - ангидробиотическая нематода. Panagrolaimus superbus, который способен выживать и воспроизводиться в 99,9% D2О.[44] Млекопитающие (например, крысы ) получая тяжелую воду для питья, умирают через неделю, когда вода в их организме приближается к дейтерированию примерно на 50%.[45] Способ смерти выглядит таким же, как и в цитотоксическое отравление (Такие как химиотерапия ) или при остром лучевом синдроме (хотя дейтерий не является радиоактивным), и это связано с действием 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 происходить при химиотерапии, отравленные дейтерием млекопитающие умирают от недостаточности костного мозга (вызывая кровотечение и инфекции) и функций кишечного барьера (производя понос и потеря жидкости ).

Несмотря на проблемы, с которыми растения и животные живут со слишком большим количеством дейтерия, прокариотический 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 бактериальных белках и ДНК 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 борная нейтронно-захватная терапия, но этот эффект зависит не от биологических или химических эффектов дейтерия, а от способности дейтерия сдерживать (замедлять) нейтроны, не улавливая их.[43]

Токсичность для человека

Потому что потребуется очень большое количество тяжелой воды, чтобы заменить от 25% до 50% воды в организме человека (вода, в свою очередь, составляет 50–75% массы тела.[48]) с тяжелой водой, случайное или преднамеренное отравление с тяжелой водой вряд ли 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 тяжелый кислород 18O, обычно используются в экспериментах по метаболизму человека. (Видеть дважды маркированная вода Поскольку примерно один из каждых 6400 атомов водорода представляет собой дейтерий, человек весом 50 кг, содержащий 32 кг воды в организме, обычно содержит достаточно дейтерия (около 1,1 г), чтобы произвести 5,5 г чистой тяжелой воды, поэтому примерно эта доза требуется для удвоить количество дейтерия в организме.

Снижение артериального давления может частично объяснить зарегистрированные случаи головокружения при приеме тяжелой воды. Однако более вероятно, что этот симптом можно отнести к измененным вестибулярная функция.[49]

Путаница с радиоактивным загрязнением тяжелой воды

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 опасен для здоровья при попадании внутрь в большом количестве).

В 1990 году недовольный сотрудник Атомная станция Point Lepreau в Канаде получил образец (примерно полстакана) тяжелой воды из первичного контура теплопередачи ядерный реактор, и загрузил его в диспенсер для напитков в кафетерии. Часть загрязненной воды выпили восемь сотрудников. Инцидент был обнаружен, когда сотрудники начали уходить биоанализ образцы мочи с повышенным тритий уровни. 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, поскольку ни один сотрудник не будет получать более 25% своей ежедневной питьевой воды из такого источника .[51]

Производство

На земной шар, дейтерированная вода, HDO, встречается в природе в обычной воде в пропорции примерно 1 молекула на 3200. 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 с помощью дистилляция или же электролиз а также различными процессами химического обмена, каждый из которых использует кинетический изотопный эффект. При частичном обогащении также происходит в естественных водоемах при определенных условиях испарения.[52] (Подробнее об изотопном распределении дейтерия в воде см. Венская стандартная средняя океанская вода.) 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 двух изотопов водорода приводит к разнице в энергия нулевой точки и, следовательно, в небольшую разницу в скорости реакции. Как только 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 экономичным способом производства тяжелой воды является сульфидный процесс с двойным температурным обменом (известный как Сульфидный процесс Гирдлера ) параллельно разрабатывается Карл-Германн Гейб и Джером С. Спевак в 1943 г.[53]

Альтернативный процесс,[54] запатентован Грэмом М. Кейзером, использует лазеры избирательно диссоциировать дейтерированный гидрофторуглероды образовывать дейтерий фторид, которые затем можно разделить 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

Аргентина является основным производителем тяжелой воды, использующей установку на основе аммиачно-водородного обмена, поставляемую швейцарской Зульцер Компания. Он также является крупным экспортером в Канаду, Германию, США и другие страны. Завод по производству тяжелой воды, расположенный в г. Арройито является крупнейшим в мире предприятием по производству тяжелой воды. Аргентина производит 200 коротких тонн (180 тонн) тяжелой воды в год.[временное ограничение? ] используя не H2S битермический метод, но монотермический изотопный обмен аммиака и водорода.[55][56][57][58][59]

Советский союз

В октябре 1939 г. Советский физики Яков Борисович Зельдович и Юлий Борисович Харитон пришел к выводу, что тяжелая вода и углерод были единственными возможными замедлителями для реактора на природном уране, и в августе 1940 г. вместе с Георгий Флёров представила план в Российская Академия Наук подсчитав, что для реактора требовалось 15 тонн тяжелой воды. С Советский союз не имея урановых рудников в то время, молодые сотрудники Академии были отправлены в ленинградские фотоателье для покупки нитрата урана, но весь проект тяжелой воды был остановлен в 1941 году, когда немецкие войска вторглись в Операция Барбаросса.

К 1943 году советские ученые обнаружили, что вся научная литература по тяжелой воде исчезла с Запада, о чем Флеров в письме предупредил советского лидера. Иосиф Сталин о,[60] и тогда во всей стране было всего 2-3 кг тяжелой воды. В конце 1943 года советская закупочная комиссия в США получила 1 кг тяжелой воды и еще 100 кг в феврале 1945 года. Вторая Мировая Война окончание, НКВД взял на себя проект.

В октябре 1946 г. в рамках Русский Алсос, то НКВД депортирован в Советский союз из Германия немецкие ученые, которые работали над производством тяжелой воды во время войны, в том числе Карл-Германн Гейб, изобретатель Сульфидный процесс Гирдлера.[61] Эти немецкие ученые работали под руководством Немецкий физический химик Макс Волмер в Институте физической химии в г. Москва с построенным ими заводом, который к 1948 году производил большое количество тяжелой воды.[53][62]

Соединенные Штаты

Вовремя Манхэттенский проект Соединенные Штаты построили три завода по производству тяжелой воды в рамках Проект P-9 на артиллерийском заводе Моргантауна, недалеко от Моргантаун, Западная Вирджиния; на артиллерийском заводе на реке Вабаш, недалеко от Даны и Ньюпорт, Индиана; и на артиллерийском заводе в Алабаме, недалеко от Чилдерсбурга и Силакога, Алабама. Тяжелая вода также была приобретена на заводе Cominco в г. Трейл, Британская Колумбия, Канада. В Чикаго Пайл-3 В 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.[нужна 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 плутоний производственные реакторы на Сайт реки Саванна. Первый из пяти тяжеловодных реакторов был введен в эксплуатацию 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 программы ядерного оружия США.

США разработали Гирдлер сульфид процесс химического обмена, который впервые был продемонстрирован в широком масштабе на Дана, Индиана завод в 1945 году и на заводе в Саванна-Ривер, Южная Каролина, в 1952 году. DuPont действовал SRP для USDOE до 1 апреля 1989 г., когда Westinghouse взял это на себя.

Индия

Индия - один из крупнейших производителей тяжелой воды в мире благодаря своему Доска тяжелой воды а также экспорт 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.[нужна цитата ][требуется разъяснение ]

Японская империя

В 1930-х годах это подозревалось Соединенные Штаты и Советский союз этот австрийский химик Фриц Иоганн Хансгирг построил опытную установку для Японская империя в Японцы управляли Северной Кореей производить тяжелую воду с помощью изобретенного им нового процесса.[63]

Норвегия

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

В 1934 г. Norsk Hydro построил первую промышленную установку тяжелой воды на Веморк, Тинн, мощностью 12 тонн в год.[64] С 1940 г. и по сей день Вторая Мировая Война, завод находился под Немецкий контроль и Союзники решил уничтожить завод и его тяжелую воду, чтобы помешать немецким разработкам ядерного оружия. В конце 1942 года запланированный рейд вызвал Операция Первокурсница британские воздушно-десантные войска потерпели неудачу, оба планера разбились. Рейдеры погибли при крушении или впоследствии казнены немцами.

В ночь на 27 февраля 1943 г. Операция Gunnerside удалось. 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 переправу. М / жГидро несущий тяжелую воду через Озеро Тинн, ценой 14 норвежских мирных жителей, и, по-видимому, большая часть тяжелой воды была потеряна. Некоторые бочки были заполнены только наполовину, поэтому могли плавать и, возможно, были спасены и отправлены 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 pH 14 - указывает на процесс щелочной электролитической очистки - они не содержат высоких концентраций D2О.[66] Несмотря на кажущийся размер партии, общее количество чистой тяжелой воды было довольно небольшим, большинство бочек содержали 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. Гидро несло слишком мало тяжелой воды для одного реактора, не говоря уже о 10 или более тоннах, необходимых для производства плутония, достаточного для ядерного оружия.[66]

Израиль признал, что Димона реактор с норвежской тяжелой водой, проданной ей в 1959 году. За счет реэкспорта через Румынию и Германию Индия, вероятно, также использовала норвежскую тяжелую воду.[67][68]

Канада

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) на Трейл, Британская Колумбия, который начал работу в 1943 году.[69]

В Атомная энергия Канады Лимитед (AECL) конструкция энергетического реактора требует большого количества тяжелой воды, чтобы действовать как замедлитель нейтронов и охлаждающая жидкость. AECL заказала две установки по производству тяжелой воды, которые были построены и эксплуатировались в Атлантическая Канада в Glace Bay, 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 тяжелой воды Брюса (44 ° 11′07 ″ с.ш. 81 ° 21′42 ″ з.д. / 44,1854 ° с. Ш. 81,3618 ° з. / 44.1854; -81.3618 (Завод тяжелой воды Брюса)),[70] который позже был продан Онтарио Гидро, чтобы обеспечить надежное снабжение тяжелой водой будущих электростанций. Два завода в Новой Шотландии были остановлены в 1985 году, когда их производство оказалось ненужным.

В Завод тяжелой воды Брюса (BHWP) в Онтарио был крупнейшим в мире заводом по производству тяжелой воды с мощностью 1600 тонн в год на пике (800 тонн в год на полную установку, два полностью работающих завода на пике мощности). Он использовал Сульфидный процесс Гирдлера для производства тяжелой воды, и требовалось 340 000 тонн питательной воды для производства одной тонны тяжелой воды. Он был частью комплекса, включающего восемь Реакторы CANDU, который обеспечивал тепло и электроэнергию для завода по производству тяжелой воды. Сайт находился по адресу Дуглас Пойнт /Атомная генерирующая станция Брюса недалеко от Тивертона, Онтарио, на Озеро Гурон где он имел доступ к водам Великие озера.[71]

В 1969 году AECL выдала контракт на строительство первой установки BHWP (BHWP A). Ввод в эксплуатацию BHWP A производился компанией 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 большого числа запланированных проектов строительства АЭС CANDU, Ontario Hydro ввела в эксплуатацию три дополнительных завода по производству тяжелой воды для Сайт Брюса (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

С 1996 г. растение для производства тяжелой воды строился в Хондабе недалеко от г. Арак.[74] 26 августа 2006 г. президент Ирана Ахмадинежад открыл расширение 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 произвел дейтерированные растворители в начале 2011 года впервые.[77]

Ядро ИР-40 предполагается перепроектировать на основе ядерное соглашение в июле 2015 года.

Ирану разрешено хранить только 130 тонны (140 короткие тонны ) тяжелой воды.[78] Иран экспортирует избыточную продукцию после того, как превысил выделенный им объем, что сделало Иран третьим по величине экспортером тяжелой воды в мире.[79][80]

Пакистан

50 МВтth Исследовательский реактор тяжелой воды и природного урана в Хушабе, провинция Пенджаб, является центральным элементом программы Пакистана по производству плутония, дейтерия и трития для современных компактных боеголовок (т. е. термоядерное оружие ). Пакистану удалось приобрести завод по очистке и хранению трития, а также материалы-прекурсоры дейтерия и трития у двух немецких фирм.[81]

Другие страны

Румыния производила тяжелую воду на выведенных из эксплуатации Дробета Гирдлер сульфид завод для внутренних и экспортных целей.[82]

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

Тяжелая вода присутствует в повышенной концентрации в гиполимнион из Озеро Танганьика в Восточная Африка.[83] Вероятно, что аналогичные повышенные концентрации существуют в озерах с аналогичным лимнология, но это всего 4% обогащения (24 против 28)[84] и поверхностные воды обычно обогащены D
2О испарением в еще большей степени за счет более быстрого ЧАС
2О испарение.

Приложения

Ядерный магнитный резонанс

Оксид дейтерия используется в спектроскопия ядерного магнитного резонанса при использовании воды в качестве растворителя, если нуклид представляет интерес водород. Это потому, что сигнал от легкой воды (1ЧАС2O) молекулы растворителя мешают сигналу растворенной в нем интересующей молекулы. Дейтерий имеет другое магнитный момент и поэтому не способствует 1H-ЯМР сигнал на резонансной частоте водорода-1.

Для некоторых экспериментов может быть желательно идентифицировать лабильные водороды в соединении, то есть водороды, которые могут легко обмениваться как H+ ионы на некоторых позициях в молекуле. С добавлением D2O, иногда называемый D2О встряхнуть, лабильные водороды обмениваются и замещаются дейтерием (2H) атомы. Эти положения в молекуле тогда не появляются в 1H-ЯМР спектр.

Органическая химия

Оксид дейтерия часто используется в качестве источника дейтерия для приготовления специально маркированных изотопологи органических соединений. Например, связи C-H, соседние с карбонильными группами кетона, могут быть заменены связями C-D с использованием кислотного или основного катализа. Йодид триметилсульфоксония, сделан из диметилсульфоксид и метилиодид может быть перекристаллизован из оксида дейтерия, а затем диссоциирован с регенерированием метилиодида и диметилсульфоксида, оба меченных дейтерием. В случаях, когда предполагается особая двойная маркировка дейтерием и тритием, исследователь должен знать, что оксид дейтерия, в зависимости от возраста и происхождения, может содержать некоторое количество трития.

ИК-спектроскопия

При сборе часто используется оксид дейтерия вместо воды. FTIR спектры белков в растворе. ЧАС2O создает сильную полосу, которая перекрывает амид I область белков. Группа из D2O смещен из области амида I.

Нейтронный замедлитель

Тяжелая вода используется в некоторых типах ядерные реакторы, где он действует как замедлитель нейтронов замедлить нейтроны, чтобы они с большей вероятностью вступили в реакцию с делящийся уран-235 чем с уран-238, который захватывает нейтроны без деления. Реактор CANDU использует эту конструкцию. Легкая вода также действует как замедлитель, но поскольку легкая вода поглощает больше нейтроны чем тяжелая вода, реакторы, использующие легкую воду в качестве замедлителя, должны использовать обогащенный уран а не природный уран, иначе критичность невозможно. Значительная часть устаревших энергетических реакторов, таких как РБМК реакторы в СССР были построены с использованием обычной воды для охлаждения, но графит как замедлитель. Однако опасность графита в энергетических реакторах (возгорание графита частично привело к Чернобыльская катастрофа ) привел к прекращению использования графита в стандартных конструкциях реакторов.

Потому что они не требуют обогащение урана, тяжеловодные реакторы вызывают больше беспокойства в отношении распространение ядерного оружия. Воспроизводство и извлечение плутония могут быть относительно быстрым и дешевым путем к созданию ядерное оружие, так как химическое отделение плутония от топлива проще, чем изотопное разделение U-235 из природного урана среди нынешнего и прошлого государства, обладающие ядерным оружием, Израиль, Индия и Северная Корея[85] первый использованный плутоний из горящих реакторов с тяжеловодным замедлителем природный уран, в то время как Китай, Южная Африка и Пакистан первыми создали оружие с использованием высокообогащенный уран.

Однако в США первый экспериментальный атомный реактор (1942 г.), а также Манхэттенский проект Hanford production reactors that produced the plutonium for the Тринити-тест и Толстяк bombs, all used pure carbon (graphite) neutron moderators combined with normal water cooling pipes. They functioned with neither enriched uranium nor heavy water. Russian and British plutonium production also used graphite-moderated reactors.

There is no evidence that civilian heavy water power reactors—such as the CANDU or Атуча designs—have been used to produce military fissile materials. In nations that do not already possess nuclear weapons, nuclear material at these facilities is under МАГАТЭ safeguards to discourage any diversion.

Due to its potential for use in ядерное оружие programs, the possession or import/export of large industrial quantities of heavy water are subject to government control in several countries. Suppliers of heavy water and heavy water production technology typically apply МАГАТЭ (International Atomic Energy Agency) administered safeguards and material accounting to heavy water. (In Australia, the Nuclear Non-Proliferation (Safeguards) Act 1987.) In the U.S. and Canada, non-industrial quantities of heavy water (i.e., in the gram to kg range) are routinely available without special license through chemical supply dealers and commercial companies such as the world's former major producer Онтарио Гидро.

Детектор нейтрино

В Нейтринная обсерватория Садбери (SNO) in Садбери, Онтарио uses 1,000 tonnes of heavy water on loan from Атомная энергия Канады Лимитед. В детектор нейтрино is 6,800 feet (2,100 m) underground in a mine, to shield it from мюоны произведено космические лучи. SNO was built to answer the question of whether or not electron-type нейтрино produced by fusion in the солнце (the only type the Sun should be producing directly, according to theory) might be able to turn into other types of neutrinos on the way to Earth. SNO detects the Черенковское излучение in the water from high-energy electrons produced from electron-type нейтрино as they undergo charged current (CC) interactions with нейтроны в дейтерий, turning them into protons and electrons (however, only the electrons are fast enough to produce Cherenkov radiation for detection).

SNO also detects neutrino electron scattering (ES) events, where the neutrino transfers energy to the electron, which then proceeds to generate Cherenkov radiation distinguishable from that produced by CC events. The first of these two reactions is produced only by electron-type neutrinos, while the second can be caused by all of the neutrino flavors. The use of deuterium is critical to the SNO function, because all three "flavours" (types) of neutrinos[86] may be detected in a third type of reaction as well, neutrino-disintegration, in which a neutrino of any type (electron, muon, or tau) scatters from a deuterium nucleus (дейтрон ), transferring enough energy to break up the loosely bound deuteron into a free нейтрон и протон via a neutral current (NC) interaction.

This event is detected when the free neutron is absorbed by 35Cl− present from NaCl deliberately dissolved in the heavy water, causing emission of characteristic capture gamma rays. Thus, in this experiment, heavy water not only provides the transparent medium necessary to produce and visualize Cherenkov radiation, but it also provides deuterium to detect exotic mu type (μ) and tau (τ) neutrinos, as well as a non-absorbent moderator medium to preserve free neutrons from this reaction, until they can be absorbed by an easily detected neutron-activated isotope.

Metabolic rate testing in physiology and biology

Основная статья: Doubly labeled water test

Heavy water is employed as part of a mixture with H218O for a common and safe test of mean metabolic rate in humans and animals undergoing their normal activities.

Производство трития

Смотрите также: Tritium § Deuterium

Тритий is the active substance in автономное освещение and controlled nuclear fusion, its other uses including авторадиография и radioactive labeling. Он также используется в конструкция ядерного оружия за boosted fission weapons и initiators. Some tritium is created in heavy water moderated reactors when deuterium captures a neutron. This reaction has a small поперечное сечение (probability of a single neutron-capture event) and produces only small amounts of tritium, although enough to justify cleaning tritium from the moderator every few years to reduce the environmental risk of tritium escape.

Producing a lot of tritium in this way would require reactors with very high neutron fluxes, or with a very high proportion of heavy water to ядерное топливо and very low поглощение нейтронов by other reactor material. The tritium would then have to be recovered by разделение изотопов from a much larger quantity of deuterium, unlike production from литий-6 (the present method), where only chemical separation is needed.

Deuterium's absorption cross section for тепловые нейтроны is 0.52 milliсараи (5.2 × 10−32 м2; 1 barn = 10−28 м2), while those of oxygen-16 и кислород-17 are 0.19 and 0.24 millibarns, respectively. 17O makes up 0.038% of natural кислород, making the overall cross section 0.28 millibarns. Therefore, in D2O with natural oxygen, 21% of neutron captures are on oxygen, rising higher as 17O builds up from neutron capture on 16O. Also, 17O may emit an альфа-частица on neutron capture, producing radioactive углерод-14.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Parpart, Arthur K. (December 1935). "The permeability of the mammalian erythrocyte to deuterium oxide (heavy water)". Журнал клеточной и сравнительной физиологии. 7 (2): 153–162. Дои:10.1002/jcp.1030070202.
  2. ^ Svishchev, I. M.; Kusalik, P. G. (January 1994). "Dynamics in liquid water, water-d2, and water-t2: a comparative simulation study". Журнал физической химии. 98 (3): 728–733. Дои:10.1021/j100054a002.
  3. ^ Международный союз теоретической и прикладной химии (2005). Номенклатура неорганической химии (Рекомендации ИЮПАК 2005 г.). Кембридж (Великобритания): RSC –ИЮПАК. ISBN  0-85404-438-8. п. 306. Electronic version.
  4. ^ ИЮПАК, Сборник химической терминологии, 2-е изд. (the "Gold Book") (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) "тяжелая вода ". Дои:10.1351/goldbook.H02758
  5. ^ D. J. Kushner; Alison Baker; T. G. Dunstall (1999). "Pharmacological uses and perspectives of heavy water and deuterated compounds". Может. J. Physiol. Pharmacol. 77 (2): 79–88. Дои:10.1139/cjpp-77-2-79. PMID  10535697.
  6. ^ "Harold Clayton Urey (1893–1981)". Колумбийский университет.
  7. ^ "RADIOACTIVE GRAPHITE MANAGEMENT AT UK MAGNOX NUCLEAR POWER STATIONS" (PDF). Pub-iaea.org. Получено 11 января 2017.
  8. ^ «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) 22 апреля 2014 г.. Получено 25 августа 2012.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  9. ^ Mosin, O. V, Ignatov, I. (2011) Separation of Heavy Isotopes Deuterium (D) and Tritium (T) and Oxygen (18O) in Water Treatment, Clean Water: Problems and Decisions, Moscow, No. 3–4, pp. 69–78.
  10. ^ Martin Chaplin. "Water Properties (including isotopologues)". Получено 4 декабря 2017.
  11. ^ Kotz, John; Teichel, Paul; Townsend, John (2008). Chemistry and Chemical Reactivity, Volume 1 (7-е изд.). Cengage Learning. п. 15. ISBN  978-0-495-38711-4. Extract of page 15
  12. ^ а б discussion of pD,
  13. ^ "RefractiveIndex.INFO". Получено 21 января 2010.
  14. ^ discussion of pD+,
  15. ^ Gray, Theodore (2007). "How 2.0". Популярная наука. Архивировано из оригинал 16 декабря 2007 г.. Получено 21 января 2008.
  16. ^ Urey, HC; Failla, G (15 March 1935). "Concerning the Taste of Heavy Water". Наука. 81 (2098): 273. Bibcode:1935Sci....81..273U. Дои:10.1126/science.81.2098.273-a. PMID  17811065.
  17. ^ Miller, Inglis J.; Mooser, Gregory (1979). "Taste responses to deuterium oxide". Физиология. 23 (1): 69–74. Дои:10.1016/0031-9384(79)90124-0. PMID  515218. S2CID  39474797.
  18. ^ Westcott, Kathryn (29 April 2013). "Is there really a north-south water taste divide?". Журнал BBC News. Получено 12 октября 2020.
  19. ^ WebExhibits. "Colours from Vibration". Causes of Colour. WebExhibits. В архиве из оригинала 23 февраля 2017 г.. Получено 21 октября 2017. Heavy water is colourless because all of its corresponding vibrational transitions are shifted to lower energy (higher wavelength) by the increase in isotope mass.
  20. ^ H. C. Urey; Ferdinand G. Brickwedde; G. M. Murphy (1932). "A Hydrogen Isotope of Mass 2". Физический обзор. 39 (1): 164–165. Bibcode:1932PhRv...39..164U. Дои:10.1103/PhysRev.39.164.
  21. ^ Lewis, G. N.; MacDonald, R. T. (1933). "Concentration of H2 Isotope". Журнал химической физики. 1 (6): 341. Bibcode:1933JChPh...1..341L. Дои:10.1063/1.1749300.
  22. ^ Hevesy, George de; Hofer, Erich (1934). "Elimination of Water from the Human Body". Природа. 134 (3397): 879. Bibcode:1934Natur.134..879H. Дои:10.1038/134879a0. S2CID  4108710.
  23. ^ Chris Waltham (20 June 2002). "An Early History of Heavy Water". arXiv:physics/0206076.
  24. ^ Эм. Bratu, E. Abel, O. Redlich, Die elektrolytische Dissoziation des schweren Wassers; vorläufige Mitttelung, Zeitschrift für physikalische Chemie, 170, 153 (1934)
  25. ^ Pittendrigh, C. S.; Caldarola, P. C.; Cosbey, E. S. (July 1973). "A Differential Effect of Heavy Water on Temperature-Dependent and Temperature-Compensated Aspects of the Circadian System of Drosophila pseudoobscura". Proc. Natl. Акад. Sci. Соединенные Штаты Америки. 70 (7): 2037–2041. Bibcode:1973PNAS...70.2037P. Дои:10.1073/pnas.70.7.2037. ЧВК  433660. PMID  4516204.
  26. ^ Katz, J.J. 1965. Chemical and biological studies with deuterium.39th Annual Priestly Lecture, Pennsylvania State University,University Park, Pa. pp. 1–110, August 2008.
  27. ^ Mosin, O. V; Ignatov, I. (2012). "Studying of Isotopic Effects of Heavy Water in Biological Systems on Example of Prokaryotic and Eukaryotic Cells". Biomédicine. 1 (1–3): 31–50.
  28. ^ Bild, W; Năstasă, V; Haulică (2004). "In Vivo and in Vitro Research on the Biological Effects of Deuterium-depleted water: Influence of Deuterium-depleted water on Cultured Cell Growth". Rom J. Physiol. 41 (1–2): 53–67. PMID  15984656.
  29. ^ Crespi, H., Conrad, S., Uphaus, R., Katz, J. (1960) Cultivation of Microorganisms in Heavy Water, Annals of the New York Academy of Sciences, Deuterium Isotopes in Chemistry and Biology, pp. 648–666.
  30. ^ Mosin, O. V., I. Ignatov, I. (2013) Microbiological Synthesis of 2H-Labeled Phenylalanine, Alanine, Valine, and Leucine/Isoleucine with Different Degrees of Deuterium Enrichment by the Gram-Positive Facultative Methylotrophic Bacterium Вrevibacterium Methylicum, International Journal of Biomedicine Vol. 3, N 2, pp. 132–138.
  31. ^ Katz, J .; Crespy, H. L. (1972). "Biologically important isotope hybrid compounds in nmr: 1H Fourier transform nmr at unnatural abundance". Pure Appl. Chem. 32 (1–4): 221–250. Дои:10.1351/pac197232010221. PMID  4343107.
  32. ^ Mosin, O. B.; Skladnev, D. A.; Egorova, T. A.; Shvets, V. I. (1996). "Biological Effects of Heavy Water". Биоорганическая химия. 22 (10–11): 861–874.
  33. ^ Mosin, O. V., Shvez, V. I, Skladnev, D. A., Ignatov, I. (2012) Studying of Microbic Synthesis of Deuterium Labeled L-Phenylalanin by Methylotrophic Bacterium Brevibacterium Methylicum on Media with Different Content of Heavy Water, Biopharmaceutical journal, Moscow, No. 1, Vol. 4, No 1, pp. 11–22.
  34. ^ Mosin, O. V., Ignatov, I. (2012) Isotopic Effects of Deuterium in Bacteria and Micro-Algae in Vegetation in Heavy Water, Water: Chemistry and Ecology, No. 3, Moscow, pp. 83–94.
  35. ^ Skladnev D. A., Mosin O. V., Egorova T. A., Eremin S. V., Shvets V. I. (1996) Methylotrophic Bacteria as Sources of 2H-and 13C-amino Acids. Биотехнологии, pp. 14–22.
  36. ^ Evans, B.R.; и другие. (2015). "Production of deuterated switchgrass by hydroponic cultivation. Planta". Planta. 242 (1): 215–22. Дои:10.1007/s00425-015-2298-0. OSTI  1185899. PMID  25896375. S2CID  18477008.
  37. ^ Bhatia, C.R.; и другие. (1968). "Adaptation and growth response of Arabidopsis thaliana to deuterium. Planta". Дои:10.1007/BF00385593. S2CID  19662801. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  38. ^ Kutyshenko, V.P.; и другие. (2015). ""In-plant" NMR: Analysis of the Intact Plant Vesicularia dubyana by High Resolution NMR Spectroscopy. Molecules". Дои:10.1007/BF00385593. S2CID  19662801. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  39. ^ Vergara, F.; и другие. (2018). "Фунария гигрометрическая Hedw. elevated tolerance to D2O: its use for the production of highly deuterated metabolites. Planta". Planta. 247 (2): 405–412. Дои:10.1007/s00425-017-2794-5. PMID  29030693. S2CID  11302702.
  40. ^ de Carli, G.J.; и другие. (2020). "An animal able to tolerate D2O. Chembiochem". ChemBioChem : A European Journal of Chemical Biology. Дои:10.1002/cbic.202000642. PMID  33125805.
  41. ^ Kampmeyer, Caroline; Johansen, Jens V.; Holmberg, Christian; Karlson, Magnus; Gersing, Sarah K.; Bordallo, Heloisa N.; Kragelund, Birthe B.; Lerche, Mathilde H.; Jourdain, Isabelle; Winther, Jakob R.; Hartmann-Petersen, Rasmus (17 April 2020). "Mutations in a Single Signaling Pathway Allow Cell Growth in Heavy Water". ACS Synthetic Biology. 9 (4): 733–748. Дои:10.1021/acssynbio.9b00376. ISSN  2161-5063.
  42. ^ Kampmeyer, Caroline; Johansen, Jens V.; Holmberg, Christian; Karlson, Magnus; Gersing, Sarah K.; Bordallo, Heloisa N.; Kragelund, Birthe B.; Lerche, Mathilde H.; Jourdain, Isabelle; Winther, Jakob R.; Hartmann-Petersen, Rasmus (17 April 2020). "Mutations in a Single Signaling Pathway Allow Cell Growth in Heavy Water". ACS Synthetic Biology. 9 (4): 733–748. Дои:10.1021/acssynbio.9b00376. ISSN  2161-5063.
  43. ^ а б c d D. J. Kushner; Alison Baker; T. G. Dunstall (1999). "Pharmacological uses and perspectives of heavy water and deuterated compounds". Может. J. Physiol. Pharmacol. 77 (2): 79–88. Дои:10.1139/cjpp-77-2-79. PMID  10535697. used in boron neutron capture therapy ... D2O is more toxic to malignant than normal animal cells ... Protozoa are able to withstand up to 70% D2O. Algae and bacteria can adapt to grow in 100% D2О
  44. ^ de Carli, G.J.; и другие. (2020). "An animal able to tolerate D2O. Chembiochem". ChemBioChem : A European Journal of Chemical Biology. Дои:10.1002/cbic.202000642. PMID  33125805.
  45. ^ Thomson, J.F. (1960). "Physiological Effects of D2O in Mammals. Deuterium Isotope Effects in Chemistry and Biology". Летопись Нью-Йоркской академии наук. 84 (16): 736–744. Bibcode:1960NYASA..84..736T. Дои:10.1111/j.1749-6632.1960.tb39105.x. PMID  13776654. S2CID  84422613.
  46. ^ Trotsenko, Y. A., Khmelenina, V. N., Beschastny, A. P. (1995) The Ribulose Monophosphate (Quayle) Cycle: News and Views. Microbial Growth on C1 Compounds, in: Proceedings of the 8th International Symposium on Microbial Growth on C1 Compounds (Lindstrom M.E., Tabita F.R., eds.). San Diego (USA), Boston: Kluwer Academic Publishers, pp. 23–26.
  47. ^ Hoefs, J. (1997). Stable Isotope Geochemistry (4-е изд.). Springer. ISBN  978-3-540-61126-4.
  48. ^ Watson, P. E.; и другие. (1980). "Total body water volumes for adult males and females estimated from simple anthropometric measurements". Американский журнал клинического питания. 33 (1): 27–39. Дои:10.1093/ajcn/33.1.27. PMID  6986753. S2CID  4442439.
  49. ^ Money, K. E.; Myles (February 1974). "Heavy water nystagmus and effects of alcohol". Природа. 247 (5440): 404–405. Bibcode:1974Natur.247..404M. Дои:10.1038/247404a0. PMID  4544739. S2CID  4166559.
  50. ^ "Point Lepreau in Canada". NNI (No Nukes Inforesource). Архивировано из оригинал 10 июля 2007 г.. Получено 10 сентября 2007.
  51. ^ "Radiation Punch Nuke Plant Worker Charged With Spiking Juice". Philadelphia Daily News. Ассошиэйтед Пресс. 6 марта 1990 г.. Получено 30 ноября 2006.
  52. ^ https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/JZ068i017p05079 Isotopic exchange effects in the evaporation of water: 1. Low‐temperature experimental results H. Craig
  53. ^ а б Waltham, Chris (August 1998). An Early History of Heavy Water (Report). Университет Британской Колумбии. arXiv:physics/0206076.
  54. ^ "Method for isotope replenishment in an exchange liquid used in a laser". Получено 14 августа 2010.
  55. ^ "Trimod Besta : Arroyito Heavy Water Production Plant, Argentina" (PDF). Trimodbesta.com. Получено 11 января 2017.
  56. ^ Ecabert, R. (1984). "The heavy water production plant at Arroyito, Arge..|INIS". Sulzer Technical Review. 66 (3): 21–24. Получено 11 января 2017.
  57. ^ Garcia, E.E. (1982). "The projects for heavy water production of the Arg..|INIS". Energia Nuclear (Buenos Aires): 50–64. Получено 11 января 2017.
  58. ^ Conde Bidabehere, Luis F. (2000). "Heavy water. An original project in the Argentine ..|INIS". Inis.iaea.org. Получено 11 января 2017.
  59. ^ "SELECTION OF A SAFEGUARDS APPROACH FOR THE ARROYITO HEAVY WATER PRODUCTION PLANT" (PDF). Iaea.org. Получено 11 января 2017.
  60. ^ "Manhattan Project: Espionage and the Manhattan Project, 1940–1945".
  61. ^ Pietsch, Barbara; Sadovsky, A.S. (May 2015). Heavywater. History of One Priority. Часть 3 (PDF ) (Отчет). J11505. Karpov Institute of Physical Chemistry. ISSN  2227-6920. Получено 21 марта 2016 – via International periodic scientific journal (SWorld).
  62. ^ Oleynikov, Pavel V. (2000). Немецкие ученые в советском атомном проекте (PDF) (Отчет). Обзор нераспространения. Получено 19 марта 2016.
  63. ^ Streifer, Bill. 1945: When Korea Faced Its Post-Colonial Future (Отчет). Academia.edu. Получено 24 марта 2016.
  64. ^ Видеть Norsk Hydro Rjukan
  65. ^ Gallagher, Thomas (2002). Assault In Norway: Sabotaging the Nazi Nuclear Program. Гилфорд, Коннектикут: Lyons Press. ISBN  978-1585747504.
  66. ^ а б НОВАЯ ЗВЕЗДА (8 November 2005). "Hitler's Sunken Secret (transcript)". NOVA Web site. Получено 8 октября 2008.
  67. ^ "3 Scandals Oslo Must Put to Rest" В архиве 23 апреля 2012 г. Wayback Machine. International Herald Tribune, 1988-10-07, p. 6 (14 September 1988). Retrieved from Wisconsinproject.org on 2012-04-20.
  68. ^ Milhollin, Gary (1987). "Heavy Water Cheaters". Внешняя политика (69): 100–119. Дои:10.2307/1148590. ISSN  0015-7228. JSTOR  1148590.
  69. ^ Manhattan District History, Book III, The P-9 Project (PDF) (Отчет). Министерство энергетики США. 8 апреля 1947 г. с. 99. Получено 16 февраля 2019. The original design production was 1000 lbs./month, later increased to 1200 lbs./month. Maximum production was 1330 lbs./month.
  70. ^ Гугл Земля
  71. ^ (PDF). Canadian Nuclear Safety Commission. Март 2003 г. https://www.ceaa-acee.gc.ca/EADDB84F-docs/report_e.pdf. Получено 21 февраля 2018. Отсутствует или пусто | название = (помощь)
  72. ^ DAVIDSON, G. D. (1978). "Bruce Heavy Water Plant Performance". Separation of Hydrogen Isotopes. Серия симпозиумов ACS. 68. AMERICAN CHEMICAL SOCIETY. С. 27–39. Дои:10.1021/bk-1978-0068.ch002. ISBN  978-0841204201.
  73. ^ а б Galley, M.R.; Bancroft, A.R. (Октябрь 1981 г.). "CANADIAN HEAVY WATER PRODUCTION - 1970 TO 1980" (PDF). Получено 21 февраля 2018.
  74. ^ "Arak – Heavy Water Production Plant". globalsecurity.org. 24 июля 2011 г.
  75. ^ "Iran's president launches a new nuclear project". Telegraph.co.uk. 27 августа 2006 г. Архивировано с оригинал 13 июля 2007 г.. Получено 10 сентября 2007.
  76. ^ "Arak – Iran Special Weapons Facilities". globalsecurity.org. 15 октября 2008 г.
  77. ^ "آب سنگین اراک، بهانه‌جویی جدید غرب – ایسنا". Isna.ir. 9 октября 2013 г.. Получено 11 января 2017.
  78. ^ "Iran says it has transferred 11 tons of heavy water to Oman". AP Новости. 22 ноября 2016 г.. Получено 21 октября 2018.
  79. ^ "World Digest: March 8, 2016". Вашингтон Пост. 8 марта 2016 г.. Получено 21 октября 2018.
  80. ^ "OEC – Heavy water (deuterium oxide) (HS92_ 284510) Product Trade, Exporters and Importers". Обсерватория экономической сложности. В архиве из оригинала 21 октября 2018 г.. Получено 21 октября 2018.
  81. ^ "Khushab Heavy Water Plant". Fas.org. Получено 14 августа 2010.
  82. ^ "History or Utopia: 45) Heavy water, nuclear reactors and... the living water". Peopletales.blogspot.com. Получено 11 января 2017.
  83. ^ "Limnology and hydrology of Lakes Tanganyika and Malawi; Studies and reports in hydrology; Vol.:54; 1997" (PDF). Unesdoc.unesco.org. п. 39. Получено 11 января 2017. H Craig 1975
  84. ^ H Craig 1974 http://escholarship.org/uc/item/4ct114wz#page-55
  85. ^ "HEAVY WATER REACTORS: STATUS AND PROJECTED DEVELOPMENT" (PDF).
  86. ^ "The SNO Detector". The Sudbury Neutrino Observatory Institute, Queen's University at Kingston. Получено 10 сентября 2007.

внешняя ссылка