הבדלים בין גרסאות בדף "מים כבדים"

אין שינוי בגודל ,  לפני 10 שנים
מ
הגהה
מ (תחביר)
מ (הגהה)
<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]].
 
המים הכבדים דומים בתכונותיהם הכימיות ל[[מים|מים רגילים]], אך אטומי ה[[מימן]] הרגילים הוחלפו ב[[איזוטופ]] כבד יותר של מימן – הדאוטריום, ועל כן [[מסה|מסת]] המים הכבדים גדולה בכ־10% מזו של המים הרגילים.<br />
 
מים כבדים משמשים הן כמקרר והן כחומר מאט ב[[כור גרעיני|כורים גרעיניים]] ומכאן חשיבותם ופרסומם. לפני תחילת [[העידן הגרעיני]], לא היה כל שימוש במים הכבדים, ודבר קיומם לא היה ידוע.
 
==הפקה וייצור של מים כבדים==
מים כבדים אין מייצרים אלא מפיקים אותם מן הטבע. ההפקה מסובכת כי שכיחות המים הכבדים נמוכה מאוד ביחס לאחיהם הקלים. על 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 של המים הכבדים יש לשאוב כמויות מים אדירות ולבצע הפרדה ([[זיקוק]]) בין המים הכבדים למים הקלים. לאחר ההפרדה מאוחסנים המים הכבדים במיכליםבמכלים ומשווקים ללקוחות (כורים גרעיניים) ואילו המים הקלים (מי השתיההשתייה) 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]]).
 
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.
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: מחיר גבוה. הפקת מים כבדים יקרה ביותר וזאת בשל כמות המים הגדולה המעורבת בתהליך, ולעתים כמויות האנרגיה הגדולות שמושקעות בו.
מים כבדים בודדו לראשונה על ידי [[גילברט ניוטון לואיס]] בשנת [[1933]].
מים כבדים הופקו לראשונה באופן מסחרי במפעל ה[[נורבגיה|נורבגי]] 'נורסק הידרו' (Norsk Hydro), בשנת [[1934]]. הקמת המפעל החלה בשנת [[1906]] ונסתיימה כעבור חמש שנים.
 
המפעל שימש כ[[תחנת כחכוח]] ומפעל [[דשן|דשנים]] ורק בשנת 1934 החל בהפקת מים כבדים. למפעל היה הספק ייצור של 12 טון בשנה.
מפעל זה הותקף מספר פעמים על ידי [[בעלות הברית]] ב[[מלחמת העולם השנייה]], על מנת למנוע מן המים הכבדים שהופקו במפעל זה מלהגיע ל[[גרמניה הנאצית]] במסגרת [[פרויקט הגרעין של גרמניה הנאצית|פרויקט הגרעין שלה]]. לאחר מספר תקיפות מן האוויר וחבלות קרקעיות הפסיק יצור המים הכבדים במפעל בשנת 1943.
 
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)<ref>[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|מייצאת]] חלק מן הכמות.
 
ניתן להניח, כי כל מעצמות הגרעין המוכרות מסוגלות להפיק מים כבדים בעצמן, אך אינן עושות זאת מסיבותיהן (כלכליות בדרך כלל).
עד לשנת [[1997]], מפעל הפקת המים הכבדים הגדול בעולם הוא מפעל ברוס (Bruce Plant) הקנדי שב[[אונטריו]]. נכון ל־[[1979]], היה מסוגל המפעל להפיק מעל 700 טונות מים כבדים בשנה, יותר מפי 50 ממפעל הנורסק הידרו הישן יותר. לצורך הפקת ליטר אחד של מים כבדים השתמש המפעל בכ־340,000 ליטרים של מים. בקנדה מספר רב של כורים גרעיניים, בכולם, המים הכבדים הם רכיב קריטי. עם זאת מאגרי המים הכבדים של קנדה עולים על כל צורך סביר בעתיד הנראה לעין. מאחר שלא נזקקה עוד להפקת מים כבדים הוחלט בקנדה לסגור את מפעל ברוס ב־1997. כיום ממשיכה קנדה להיות יצואנית המים הכבדים המובילה בעולם.
עד לשנת [[1997]], מפעל הפקת המים הכבדים הגדול בעולם הוא מפעל ברוס (Bruce Plant) הקנדי שב[[אונטריו]].
נכון ל־[[1979]], היה מסוגל המפעל להפיק מעל 700 טונות מים כבדים בשנה, יותר מפי 50 ממפעל הנורסק הידרו הישן יותר. לצורך הפקת ליטר אחד של מים כבדים השתמש המפעל בכ־340,000 ליטרים של מים. בקנדה מספר רב של כורים גרעיניים, בכולם, המים הכבדים הם רכיב קריטי. עם זאת מאגרי המים הכבדים של קנדה עולים על כל צורך סביר בעתיד הנראה לעין. מאחר שלא נזקקה עוד להפקת מים כבדים הוחלט בקנדה לסגור את מפעל ברוס ב־1997. כיום ממשיכה קנדה להיות יצואנית המים הכבדים המובילה בעולם.
 
==הערות שוליים==