הבדלים בין גרסאות בדף "מים כבדים"

הוסרו 296 בתים ,  לפני 6 שנים
אין תקציר עריכה
מ (בוט: מעביר קישורי בינויקי לויקינתונים - d:q155890)
[[קובץ:Water molecule 3D.svg|ממוזער|250px|המחשה של מולקולת מים כבדים]]
'''מים כבדים''' הם [[תרכובת]] ש[[נוסחה כימית|נוסחתה הכימית]] '''<sup>2</sup>H<sub>2</sub>O''' או '''D<sub>2</sub>O''' {{כהערה|[[מונחון IUPAC]], המקובל בקרב ה[[כימאי|כימאים]], מכיר גם ב-"D" כסימול ל[[דאוטריום]], אך הסימון <sup>2</sup>H מועדף}} - [[מולקולה]] של [[מים]] כבדים מורכבת מ[[אטום]] [[חמצן]] הקשור לשני אטומי [[דאוטריום]]. זהו [[איזוטופולוג]] של מים.
<ref>[[מונחון IUPAC]], המקובל בקרב ה[[כימאי|כימאים]], מכיר גם ב-"D" כסימול ל[[דאוטריום]], אך הסימון <sup>2</sup>H הוא מועדף.</ref> - [[מולקולה]] של [[מים]] כבדים מורכבת מ[[אטום]] [[חמצן]] הקשור לשני אטומי [[דאוטריום]]. זהו [[איזוטופולוג]] של מים.
 
המים הכבדים דומים בתכונותיהם הכימיות ל[[מים|מים רגילים]] רגילים, אך אטומי ה[[מימן]] הרגילים הוחלפו ב[[איזוטופ]] מימן כבד יותר של מימן – הדאוטריום, ועל כן [[מסה|מסת]] המים הכבדים גדולה בכ־10% מזו של המים הרגילים.
 
מים כבדים משמשים הן כחומר מקרר והן כחומר מאט ב[[כור גרעיני|כורים גרעינייםגרעינײם]] ומכאן חשיבותם ופרסומם. לפני תחילתטרם [[העידן הגרעיני]], לא היה כל שימוש במים הכבדיםבהם, ודבר קיומם לא היה ידוע.
 
==תכונות המים הכבדים==
על אף הדמיון בתכונות הכימיות וה[[פיזיקה|פיזיקליות]] בין מים רגילים וכבדים, ניתן לזהות שני הבדלים מהותייםמהותײם:
*למים כבדים (בניגוד למים רגיליםלרגילים) ישנו [[חתך בליעת נייטרונים]] נמוך להפליא. בכורים גרעינייםגרעינײם רבים קיימתקײמת חשיבות רבה לתכונה זו. אי-היבלעותםאי־הבלעותם של ה[[נייטרון|נייטרוניםניטרונים]] במים הכבדים מאפשרת להם להתנגש בגרעיני אטומים [[רדיואקטיביות|רדיואקטיבייםרדיואקטיבײם]] הנמצאים בכור (גרעיני [[אורניום]], לדוגמה). בהתנגשות זו קייםקײם סיכוי לביקוע גרעין האטום, היינוכלומר [[ביקוע גרעיני]].
*ההבדל השני הוא [[שכיחות]]. מים כבדים נדירים ב[[טבע]] ונמצאים בשכיחות של 1 ל־20 מיליון מולקולות מים.
 
להלן טבלת תכונות השוואתית של מים כבדים ורגילים:
{| class="wikitable" cellspacing="0"
|-
! align="right" | תכונה || D<sub>2</sub>O (מים כבדים) || H<sub>2</sub>O (מים רגילים)
|-
| נקודת קיפאון (°C) || 3.82 || 0.0
|}
 
==הפקה וייצור של מים כבדיםוײצור==
מים כבדים אין מייצריםמײצרים אלא מפיקים אותם מן הטבע. ההפקה מסובכת כי שכיחות המים הכבדים נמוכה מאוד ביחס ל[[מים קלים|מים הקלים]]. על מנתעל־מנת להפיק [[מי שתייה]] ממאגר [[מים מתוקים]], כל שיש לעשות הוא לשאוב אותם ולבצע בהם תהליך פשוט וזול של טיהור וסינון. כשמדובר במים כבדים אין הדבר כך: בשל נדירותם יש לשאוב כמויות מים אדירות ולבצע הפרדה ([[זיקוק]]) בין המים הכבדים לקלים. לאחר ההפרדה מאוחסנים המים הכבדים במכלים ומשװקים ללקוחות (כורים גרעינײם) ואילו המים הקלים (מי השתיה) מוחזרים למאגר ממנו נשאבו. ישנם מספר תהליכי הפרדה שונים, המתבססים על עקרונות כימײם שונים. הפרדת המים הקלים מן הכבדים היא תהליך זיקוק דומה לתהליכי זיקוק תעשײתײם אחרים (כגון: זיקוק [[דלק]]ים, יצור [[אמוניה]], זיקוק [[כוהל|אלכוהול]]).
בשל נדירותם של המים הכבדים יש לשאוב כמויות מים אדירות ולבצע הפרדה ([[זיקוק]]) בין המים הכבדים למים הקלים. לאחר ההפרדה מאוחסנים המים הכבדים במכלים ומשווקים ללקוחות (כורים גרעיניים) ואילו המים הקלים (מי השתייה) מוחזרים למאגר ([[אגם]], לדוגמה) שנשאבו ממנו. ישנם מספר תהליכי הפרדה שונים, המתבססים על עקרונות כימיים שונים. הפרדת המים הקלים מן הכבדים היא תהליך זיקוק דומה לתהליכי זיקוק תעשייתיים אחרים (כגון: זיקוק [[דלק]]ים, ייצור [[אמוניה]], זיקוק [[כוהל|אלכוהול]]).
 
בחלק מהתהליכים נעשה שימוש בהבדל הקטן ב[[נקודת רתיחה|טמפרטורות הרתיחה]] של מים כבדים וקלים. הפקת מים כבדים בשיטות של [[אלקטרוליזה]] או של זיקוק למקוטעין (כמו בדלק) צורכת [[אנרגיה]] רבה ועל כן יקרה מאוד. בשל כך יש עדיפות להפקה בשיטות כימיות אחרות.
 
על אף ההבדלים בשיטות הזיקוק (הפקה) השונות, דבר אחד משותף לכולן: מחירמחירן גבוההרב. הפקת מים כבדים יקרה ביותר וזאת בשל כמות המים הגדולה המעורבת בתהליך, ולעתים כמויות האנרגיה הגדולות שמושקעות בו.
 
==מים כבדים – עבר והווהוהװה==
[[קובץ:Deuterium oxide Norsk.jpg|ממוזער|250px|שמאל|אמפולה המכילה מים כבדים מתוצרת 'נורסק הידרו']]
מים כבדים בודדו לראשונה על ידיעל־ידי [[גילברט ניוטון לואיס]] בשנת [[1933]]. הם הופקו לראשונה באופן מסחרי ב-[[1934 במדע|1934]] במפעל ה[[נורבגיה|נורבגי]] 'נורסק הידרו' (Norsk Hydro). הקמת המפעל החלה בשנת [[1906]] והסתיימהוהסתײמה כעבור חמש שנים. המפעל שימש בתחילה כ[[תחנת כוח]] ומפעל [[דשן|דשנים]] ורק בשנת 1934 החל בהפקת מים כבדים, בהספק ייצוריצור של 12 טון בשנה. המפעל הותקף מספר פעמים על ידיעל־ידי [[בעלות הברית]] ב[[מלחמת העולם השנייה]], על מנתעל־מנת למנוע מן המים הכבדים להגיע ל[[גרמניה הנאצית]] במסגרת [[פרויקט הגרעין של גרמניה הנאצית|פרויקט הגרעין]] שלה]]. לאחר מספר תקיפות מן האוויראויריות וחבלות קרקעיות פסק ב-1943ב־1943 ייצוריצור המים הכבדים במפעל.
 
כיום מופקים מים כבדים בארבע מדינות בעולם: [[ארגנטינה]], [[הודו]], [[נורבגיה]] ו[[קנדה]], כאשר האחרונה היא יצרנית המים הכבדים הגדולה בעולם, לפי טכנולוגיה שפיתחה [[החברה לאנרגיה אטומית של קנדה]] (AECL){{כ}})<ref>הערה|[http://www.aecl.ca/Science/RD/Hydrogen.htm אתר AECL, דף מים כבדים]</ref>}}. ב[[שנות ה-50 של המאה ה-20|שנות ה־50]] ו[[שנות ה-60 של המאה ה-20|ה־60]] הפיקה גם [[צרפת]] מים כבדים, אך כיום אינה עושה כן. [[רומניה]] מפיקה כמות קטנה של מים כבדים על אדמתה ולעתים [[ייצוא|מייצאתמײצאת]] חלק מןאת הכמותחלקה.
 
ניתן להניח, כי כל מעצמות הגרעין המוכרות מסוגלות להפיק מים כבדים בעצמן, אך אינן עושות זאת מסיבותיהן (כלכליות בדרך כללבדרך־כלל). מפעל הפקת המים הכבדים הגדול בעולם היה עד לשנת [[1997]], מפעל ברוס (Bruce Plant) הקנדי שב[[אונטריו]]. נכון ל־[[1979]], הוא היה מסוגל להפיק מעל 700 טונות מים כבדים בשנה. לצורך הפקת ליטר אחד של מים כבדים השתמש המפעל בכ־340,000 ליטרים של מים. בקנדה יש מספר רב של כורים גרעינייםגרעינײם, ובכולם המים הכבדים מהוויםמהוים רכיב קריטי. עם זאת, מאחר שלא נזקקה להפקת מים כבדים בכמות כזו, הוחלט ב־1997 לסגור את מפעל ברוסהמפעל, אך גם כיום ממשיכה קנדה להיות יצואנית המים הכבדים המובילה בעולם.
 
== לקריאה נוספת ==
*יגאל רונן, '''הכור הגרעיני''', משרד הביטחוןהבטחון - הוצאה לאור.
 
==ראו גם==
*[[קנדו (כור גרעיני)]]
 
==קישורים חיצונייםחיצונײם==
* {{דשי|394978|מהם מים כבדים?}}
 
==הערות שולייםשולײם==
{{הערות שוליים}}