Reacția dintre nucleele de deuteriu (D-D, monopropelant). Reacție termonucleară controlată Hidruri intermetalice deuteriu tritiu

Reacția de fuziune este următoarea: se iau două sau mai multe nuclee atomice și, odată cu aplicarea unei anumite forțe, se apropie atât de mult încât forțele care acționează la astfel de distanțe prevalează asupra forțelor de repulsie coulombiane dintre nuclee încărcate egal, ca urmare a care se formează un nou nucleu. Va avea o masă puțin mai mică decât suma maselor nucleelor ​​inițiale, iar diferența devine energia care se eliberează în timpul reacției. Cantitatea de energie eliberată este descrisă de binecunoscuta formulă E=mc². Nucleele atomice mai ușoare sunt mai ușor de adus la distanța potrivită, așa că hidrogenul - cel mai abundent element din univers - este cel mai bun combustibil pentru o reacție de fuziune.

S-a stabilit că un amestec de doi izotopi de hidrogen, deuteriu și tritiu, necesită cea mai mică cantitate de energie pentru reacția de fuziune în comparație cu energia eliberată în timpul reacției. Cu toate acestea, deși un amestec de deuteriu și tritiu (D-T) este subiectul majorității cercetărilor de fuziune, nu este în niciun caz singurul combustibil potențial. Alte amestecuri pot fi mai ușor de fabricat; reacția lor poate fi controlată mai bine sau, mai important, poate produce mai puțini neutroni. De un interes deosebit sunt așa-numitele reacții „fără neutroni”, deoarece utilizarea industrială cu succes a unui astfel de combustibil va însemna absența contaminării radioactive pe termen lung a materialelor și a designului reactorului, care, la rândul său, ar putea afecta pozitiv opinia publică și costul exploatării reactorului, reducând semnificativ costul dezafectării acestuia. Problema rămâne că reacția de fuziune folosind combustibili alternativi este mult mai dificil de întreținut, așa că reacția D-T este considerată doar un prim pas necesar.

Schema reacției deuteriu-tritiu

Fuziunea termonucleară controlată poate folosi diferite tipuri de reacții termonucleare în funcție de tipul de combustibil utilizat.

Reacția deuteriu + tritiu (combustibil D-T)

Cea mai ușor de implementat este deuteriu + tritiu:

2 H + 3 H = 4 He + n la o ieșire de energie de 17,6 MeV (MeV)

O astfel de reacție este cel mai ușor implementată din punctul de vedere al tehnologiilor moderne, oferă un randament semnificativ de energie, iar componentele combustibilului sunt ieftine. Dezavantajul său este eliberarea de radiații neutronice nedorite.

Două nuclee: deuteriul și trițiul fuzionează pentru a forma un nucleu de heliu (particulă alfa) și un neutron de înaltă energie.

²H + ³El = 4 El + . la o ieșire de energie de 18,4 MeV

Condițiile pentru realizarea acesteia sunt mult mai complicate. Heliul-3 este, de asemenea, un izotop rar și extrem de scump. În prezent nu este produs la scară industrială. Totuși, poate fi obținut din tritiu, obținut la rândul său la centralele nucleare.

Complexitatea efectuării unei reacții termonucleare poate fi caracterizată prin produsul triplu al nTt (densitate ori temperatură ori timp de confinare). Conform acestui parametru, reacția D-3He este de aproximativ 100 de ori mai dificilă decât D-T.

Reacția dintre nucleele de deuteriu (D-D, monopropelant)

Reacțiile între nucleele de deuteriu sunt, de asemenea, posibile, sunt puțin mai dificile decât reacțiile care implică heliu-3:

Ca rezultat, pe lângă reacția principală în DD-plasma, apar și următoarele:

Aceste reacții se desfășoară încet în paralel cu reacția deuteriu + heliu-3, iar trițiul și heliul-3 formate în timpul lor sunt foarte probabil să reacționeze imediat cu deuteriul.

Alte tipuri de reacții

Sunt posibile și alte câteva tipuri de reacții. Alegerea combustibilului depinde de mulți factori - disponibilitatea și costul scăzut al acestuia, randamentul energetic, ușurința de a realiza condițiile necesare pentru reacția de fuziune (în primul rând temperatura), caracteristicile de proiectare necesare ale reactorului și așa mai departe.

Reacții „fără neutroni”.

Cel mai promițător așa-zis. reacții „fără neutroni”, deoarece fluxul de neutroni generat de fuziunea termonucleară (de exemplu, în reacția deuteriu-tritiu) preia o parte semnificativă a puterii și generează radioactivitate indusă în proiectarea reactorului. Reacția deuteriu-heliu-3 este promițătoare, tot din cauza lipsei unui randament de neutroni.

Termeni

Reacția nucleară a litiului-6 cu deuteriu 6 Li(d,α)α

CTS este posibilă cu îndeplinirea simultană a două criterii:

• Temperatura plasma:

style="max-width: 98%; height: auto; width: auto;" src="/pictures/wiki/files/101/ea2cc6cfd93c3d519e815764da74047a.png" border="0">

• Respectarea criteriului Lawson:

style="max-width: 98%; height: auto; width: auto;" src="/pictures/wiki/files/102/fe017490a33596f30c6fb2ea304c2e15.png" border="0"> (pentru reacția D-T)

unde este densitatea plasmei la temperatură înaltă și este timpul de izolare a plasmei în sistem.

De valoarea acestor două criterii depinde în principal viteza unei anumite reacții termonucleare.

În prezent, fuziunea termonucleară controlată nu a fost încă realizată la scară industrială. Construcția reactorului internațional de cercetare ITER este în faza inițială.

Energie termonucleară și heliu-3

Rezervele de heliu-3 de pe Pământ variază de la 500 kg la 1 tonă, dar pe Lună este în cantități semnificative: până la 10 milioane de tone (conform estimărilor minime - 500 de mii de tone). În prezent, o reacție termonucleară controlată este realizată prin fuziunea deuteriului ²H și a tritiului ³H cu eliberarea de heliu-4 4He și un neutron „rapid” n:

Cu toate acestea, în acest caz, cea mai mare parte (mai mult de 80%) din energia cinetică eliberată cade tocmai asupra neutronului. Ca urmare a ciocnirii fragmentelor cu alți atomi, această energie este transformată în energie termică. În plus, neutronii rapizi creează o cantitate semnificativă de deșeuri radioactive. În schimb, sinteza deuteriului și heliului-3 ³El nu produce (aproape) produse radioactive:

Unde p este un proton

Acest lucru permite utilizarea unor sisteme mai simple și mai eficiente pentru conversia reacției de fuziune cinetică, cum ar fi un generator magnetohidrodinamic.

Proiectări de reactoare

Sunt luate în considerare două scheme principale pentru implementarea fuziunii termonucleare controlate.

Studiile primului tip de reactoare termonucleare sunt mult mai dezvoltate decât cele ale celui de-al doilea. În fizica nucleară, în studiul fuziunii termonucleare, o capcană magnetică este folosită pentru a menține plasma într-un anumit volum. Capcana magnetică este concepută pentru a împiedica plasma să intre în contact cu elementele unui reactor termonuclear, de exemplu. folosit în principal ca izolator termic. Principiul de confinare se bazează pe interacțiunea particulelor încărcate cu un câmp magnetic, și anume, pe rotația particulelor încărcate în jurul liniilor de câmp magnetic. Din păcate, plasma magnetizată este foarte instabilă și tinde să părăsească câmpul magnetic. Prin urmare, pentru a crea o capcană magnetică eficientă, se folosesc cei mai puternici electromagneți, care consumă o cantitate imensă de energie.

Este posibil să se reducă dimensiunea unui reactor termonuclear dacă în el sunt utilizate simultan trei metode de creare a unei reacții termonucleare.

A. Sinteză inerțială. Iradiază capsule minuscule de combustibil deuteriu-tritiu cu un laser de 500 de trilioane de wați:5. 10^14W. Acest puls laser gigant, pe termen foarte scurt, de 10^-8 s face ca capsulele de combustibil să explodeze, ducând la nașterea unei mini-stele pentru o fracțiune de secundă. Dar nu se poate realiza o reacție termonucleară pe el.

B. Utilizați simultan Z-machine cu Tokamak.

Z-Machine funcționează diferit decât un laser. Trece printr-o pânză din firele cele mai subțiri care înconjoară capsula de combustibil, o sarcină cu o putere de jumătate de trilion de wați 5. 10 ^ 11 wați.

Apoi se întâmplă același lucru ca și cu laserul: ca urmare a impactului Z, se obține o stea. În timpul testelor pe Z-Machine, a fost deja posibilă începerea reacției de fuziune. http://www.sandia.gov/media/z290.htm Acoperiți capsulele cu argint și conectați-le cu un fir de argint sau grafit. Procesul de aprindere arată astfel: trageți un fir (atașat la un grup de bile de argint care conțin un amestec de deuteriu și tritiu) într-o cameră cu vid. În timpul unei defecțiuni (descărcări), formați un canal de fulger prin ele, aplicați curent prin plasmă. Iradiați simultan capsule și plasmă cu radiații laser. Și în același timp sau mai devreme porniți tokamak-ul. Utilizați trei procese de încălzire cu plasmă în același timp. Adică, puneți mașina Z și încălzirea laser împreună în interiorul Tokamak. Este posibil să se creeze un circuit oscilator din bobinele Tokamak și să se organizeze rezonanța. Apoi ar funcționa într-un mod oscilator economic.

Ciclul combustibilului

Reactoarele de prima generație vor funcționa cel mai probabil cu un amestec de deuteriu și tritiu. Neutronii care apar în timpul reacției vor fi absorbiți de scutul reactorului, iar căldura degajată va fi folosită pentru încălzirea lichidului de răcire din schimbătorul de căldură, iar această energie, la rândul ei, va fi folosită pentru rotirea generatorului.

. .

Reacția cu Li6 este exotermă, oferind puțină energie pentru reactor. Reacția cu Li7 este endotermă – dar nu consumă neutroni. Cel puțin unele reacții Li7 sunt necesare pentru a înlocui neutronii pierduți în reacții cu alte elemente. Majoritatea modelelor de reactoare folosesc amestecuri naturale de izotopi de litiu.

Acest combustibil are o serie de dezavantaje:

Reacția produce o cantitate semnificativă de neutroni, care activează (infectează radioactiv) reactorul și schimbătorul de căldură. De asemenea, sunt necesare măsuri de protecție împotriva unei posibile surse de tritiu radioactiv.

Doar aproximativ 20% din energia de fuziune este sub formă de particule încărcate (restul sunt neutroni), ceea ce limitează posibilitatea conversiei directe a energiei de fuziune în electricitate. Utilizarea reacției D-T depinde de rezervele de litiu disponibile, care sunt mult mai mici decât rezervele de deuteriu. Expunerea la neutroni în timpul reacției D-T este atât de semnificativă încât, după prima serie de teste la JET, cel mai mare reactor până în prezent care folosește acest combustibil, reactorul a devenit atât de radioactiv încât a trebuit să fie adăugat un sistem robotizat de întreținere la distanță pentru a finaliza ciclul de testare al anului. .

Există, în teorie, tipuri alternative de combustibil care sunt lipsite de aceste dezavantaje. Dar utilizarea lor este împiedicată de o limitare fizică fundamentală. Pentru a obține suficientă energie din reacția de fuziune, este necesar să se păstreze o plasmă suficient de densă la temperatura de fuziune (10 8 K) pentru un anumit timp. Acest aspect fundamental al sintezei este descris de produsul dintre densitatea plasmei, n, și timpul τ al conținutului de plasmă încălzită, care este necesar pentru a ajunge la punctul de echilibru. Produsul, nτ, depinde de tipul de combustibil și este o funcție de temperatura plasmei. Dintre toate tipurile de combustibil, amestecul de deuteriu-tritiu necesită cea mai mică valoare a lui nτ cu cel puțin un ordin de mărime și cea mai scăzută temperatură de reacție de cel puțin 5 ori. Astfel, reacția D-T este un prim pas necesar, dar utilizarea altor combustibili rămâne un obiectiv important de cercetare.

Reacția de fuziune ca sursă de energie industrială

Energia de fuziune este considerată de mulți cercetători drept o sursă „naturală” de energie pe termen lung. Susținătorii utilizării comerciale a reactoarelor de fuziune pentru producerea de energie electrică prezintă următoarele argumente în favoarea lor:

• Rezerve de combustibil aproape inepuizabile (hidrogen)
• Combustibilul poate fi extras din apa de mare pe orice coastă a lumii, ceea ce face imposibil ca una sau un grup de țări să monopolizeze combustibilul
• Imposibilitatea unei reacții de sinteză necontrolată
• Fara produse de ardere
• Nu este nevoie să folosiți materiale care pot fi folosite pentru producerea de arme nucleare, eliminând astfel cazurile de sabotaj și terorism
• În comparație cu reactoarele nucleare, se produc cantități neglijabile de deșeuri radioactive cu un timp de înjumătățire scurt.
• Se estimează că un degetar umplut cu deuteriu produce echivalentul a 20 de tone de cărbune. Un lac de dimensiuni medii este capabil să furnizeze orice țară cu energie timp de sute de ani. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că reactoarele de cercetare existente sunt proiectate pentru a realiza o reacție directă deuteriu-tritiu (DT), al cărei ciclu de combustibil necesită utilizarea litiului pentru a produce tritiu, în timp ce afirmațiile de energie inepuizabilă se referă la utilizarea unui deuteriu-deuteriu. (DD) reacție în a doua generație de reactoare.
• La fel ca reacția de fisiune, reacția de fuziune nu produce emisii atmosferice de dioxid de carbon, un contributor major la încălzirea globală. Acesta este un avantaj semnificativ, deoarece utilizarea combustibililor fosili pentru generarea de energie electrică are ca efect că, de exemplu, SUA produc 29 kg de CO 2 (unul dintre principalele gaze care poate fi considerată o cauză a încălzirii globale) per locuitor american. pe zi.

Costul energiei electrice în comparație cu sursele tradiționale

Criticii subliniază că problema fezabilității economice a utilizării fuziunii nucleare pentru a genera electricitate rămâne deschisă. Același studiu, comandat de Biroul pentru Drepturi de Știință și Tehnologie al Parlamentului Britanic, indică faptul că costul de generare a energiei electrice folosind un reactor de fuziune este probabil să fie în vârful spectrului de costuri pentru sursele convenționale de energie. Mult va depinde de tehnologia viitoare, structura și reglementarea pieței. Costul energiei electrice depinde direct de eficiența utilizării, de durata de funcționare și de costul dezafectării reactorului. Criticii utilizării comerciale a energiei de fuziune neagă faptul că combustibilii cu hidrocarburi sunt puternic subvenționați de guvern, atât direct, cât și indirect, cum ar fi utilizarea forțelor armate pentru a le asigura aprovizionarea neîntreruptă, războiul din Irak este adesea citat ca un exemplu controversat de această metodă de subvenţionare. Contabilitatea acestor subvenții indirecte este foarte complexă și face aproape imposibilă o comparație precisă a costurilor.

Există și problema costului cercetării. Țările Comunității Europene cheltuiesc aproximativ 200 de milioane de euro anual pentru cercetare și se preconizează că vor mai dura câteva decenii până când utilizarea industrială a fuziunii nucleare devine posibilă. Susținătorii surselor alternative de energie consideră că ar fi mai potrivit să direcționeze aceste fonduri către introducerea surselor regenerabile de energie.

Disponibilitatea energiei comerciale de fuziune

Din păcate, în ciuda optimismului larg răspândit (obișnuit încă din anii 1950, când au început primele cercetări), obstacole semnificative dintre înțelegerea actuală a proceselor de fuziune nucleară, posibilitățile tehnologice și utilizarea practică a fuziunii nucleare nu au fost încă depășite, nu este clar chiar cât de mult. producția de energie electrică poate fi profitabilă din punct de vedere economic prin fuziunea termonucleară. Deși progresul în cercetare este constant, cercetătorii se confruntă în mod constant cu noi provocări. De exemplu, provocarea este de a dezvolta un material care poate rezista bombardamentului cu neutroni, care este estimat a fi de 100 de ori mai intens decât reactoarele nucleare convenționale.

Există următoarele etape în cercetare:

1.Mod de echilibru sau „pass”.(Break-even): atunci când energia totală care este eliberată în timpul procesului de fuziune este egală cu energia totală cheltuită pentru pornirea și menținerea reacției. Acest raport este etichetat cu simbolul Q. Echilibrul de reacție a fost demonstrat la JET (Joint European Torus) în Marea Britanie în 1997. (După ce au cheltuit 52 MW de energie electrică pentru încălzirea sa, la ieșire, oamenii de știință au primit o putere cu 0,2 MW mai mare decât cea cheltuită.)

2.Plasmă aprinsă(Burning Plasma): O etapă intermediară în care reacția va fi susținută în principal de particulele alfa care sunt produse în timpul reacției, și nu de încălzirea externă. Q ≈ 5. Încă nu a fost realizat.

3. Aprindere(Aprindere): O reacție stabilă care se întreține singură. Ar trebui atins la valori Q ridicate. Nu a fost încă realizat.

Următorul pas în cercetare ar trebui să fie ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), International Thermonuclear Experimental Reactor. La acest reactor, este planificat să se studieze comportamentul plasmei la temperatură înaltă (plasmă în flăcări cu Q ~ 30) și materialelor structurale pentru un reactor industrial. Faza finală a cercetării va fi DEMO: un prototip de reactor industrial care va realiza aprinderea și va demonstra adecvarea practică a noilor materiale. Cele mai optimiste prognoze pentru finalizarea fazei DEMO: 30 de ani. Luând în considerare timpul aproximativ pentru construcția și punerea în funcțiune a unui reactor industrial, suntem despărțiți de ~40 de ani de utilizarea industrială a energiei termonucleare.

Tokamak-uri existente

În total, în lume au fost construite aproximativ 300 de tokamak-uri. Cele mai mari dintre ele sunt enumerate mai jos.

• URSS și Rusia
  • T-3 este primul aparat funcțional.
  • T-4 - o versiune extinsă a T-3
  • T-7 este o instalație unică, în care a fost implementat pentru prima dată în lume un sistem magnetic relativ mare cu un solenoid supraconductor pe bază de niobat de staniu, răcit cu heliu lichid. Sarcina principală a T-7 a fost finalizată: a fost pregătită perspectiva următoarei generații de solenoizi supraconductori ai ingineriei termonucleare.
  • T-10 și PLT sunt următorul pas în lumea cercetării fuziunii, au aproape aceeași dimensiune, putere egală, cu același factor de izolare. Și rezultatele obținute sunt identice: temperatura râvnită a fuziunii termonucleare a fost atinsă la ambele reactoare, iar decalajul conform criteriului Lawson este de doar două sute de ori.
  • T-15 este reactorul de astăzi cu un solenoid supraconductor care oferă un câmp de 3,6 T.
• Libia
  • TM-4A
• Europa și Marea Britanie
  • JET (engleză) (Joint Europeus Tor) este cel mai mare tokamak din lume, creat de organizația Euratom din Marea Britanie. Utilizează încălzire combinată: 20 MW - injecție neutră, 32 MW - rezonanță ion-ciclotron. Drept urmare, criteriul Lawson este de numai 4-5 ori mai mic decât nivelul de aprindere.
  • Tore Supra (fr.) (ing.) este un tokamak cu bobine supraconductoare, una dintre cele mai mari din lume. Situat în centrul de cercetare din Cadarache (Franța).
• STATELE UNITE ALE AMERICII
  • TFTR (engleză) (Test Fusion Tokamak Reactor) - cel mai mare tokamak din SUA (la Universitatea Princeton) cu încălzire suplimentară prin particule neutre rapide. S-a obținut un rezultat ridicat: criteriul Lawson la o temperatură termonucleară adevărată este de numai 5,5 ori mai mic decât pragul de aprindere. Inchis in 1997
  • NSTX (engleză) (National Spherical Torus Experiment) este un tokamak sferic (sferomak) care operează în prezent la Universitatea Princeton. Prima plasmă din reactor a fost obținută în 1999, la doi ani după închiderea TFTR.

Aproape imediat după descoperirea deuteriului ( cm. DEUTERIUL ȘI APA GRE), au început căutările în natură pentru tritiu, al treilea izotop supergreu al hidrogenului, în nucleul căruia, pe lângă un proton, se află doi neutroni. Pentru fizicieni era evident că, dacă există tritiu în hidrogenul obișnuit, acesta va fi concentrat împreună cu deuteriul. Prin urmare, mai multe grupuri de cercetători deodată, care stabiliseră producția de apă grea sau aveau acces la aceasta, s-au alăturat în căutarea unui nou izotop, folosind diferite metode de căutare. Ulterior, s-a constatat că aproape toate metodele în mod fundamental nu puteau da rezultate pozitive, deoarece nu aveau sensibilitatea necesară.

Deja în prima lucrare a lui G. Urey, în care s-a descoperit deuteriul, s-a încercat detectarea tritiului - exact în același mod, conform poziției liniilor spectrale prezisă în prealabil de teorie. Cu toate acestea, nu a existat nici măcar un indiciu al acestor linii pe spectrograme, ceea ce, în general, nu i-a surprins pe cercetători. Dacă deuteriul din hidrogenul obișnuit este doar sutimi de procent, atunci este probabil să existe mult mai puțin tritiu. Concluzia a fost clară: este necesară creșterea atât a sensibilității analizei, cât și a gradului de îmbogățire cu hidrogen în izotopii săi grei.

La începutul anului 1933, binecunoscutul fizician chimist american și autor al teoriei perechilor de electroni, Gilbert Lewis, împreună cu chimistul Frank Spedding, au repetat experimentul lui Urey. De data aceasta, cercetătorii au avut la dispoziție o probă foarte îmbogățită care conținea 67% deuteriu. Chiar și după o expunere de 2 minute într-un spectrograf, o astfel de probă a dat linii clare de deuteriu pe o placă fotografică. Dar și după 40 de ore de expunere, locul de pe farfurie unde, conform teoriei, ar fi trebuit să apară liniile de tritiu, a rămas complet curat. Aceasta însemna că conținutul de tritiu în hidrogenul obișnuit a fost cel puțin mai mic de 1:6·106, adică. mai puțin de un atom de 3 H la 6 milioane de atomi de 1 H. De aici s-a ajuns la următoarea concluzie: este necesar să se preleveze și mai multe probe concentrate, adică să se electrolizeze nu apa obișnuită pentru a acumula D 2 O, ci apă grea pentru a acumula T 2 O (sau, cel puțin DTO). În practică, aceasta însemna că apa grea inițială trebuia luată la fel de mult cât era luată anterior apa obișnuită pentru a obține apă grea!

După eșecurile spectroscopiștilor, specialiștii în spectrometrie de masă s-au alăturat căutărilor. Această metodă extrem de sensibilă face posibilă analizarea unor cantități mici de materie sub formă de ioni. Pentru experimente, apa a fost concentrată de 225 de mii de ori. Cercetătorii au sperat să găsească în probă ioni (DT) + cu o masă de 5. Au fost găsiți ioni cu această masă, dar s-a dovedit că aparțin particulelor triatomice (HDD) +, fără nicio participare a tritiului. A devenit evident că tritiul, dacă este prezent în natură, este mult mai puțin decât se credea anterior: nu mai mult de 1:5 10 8, adică deja 1 atom de T la 500 de milioane de atomi de H!

Sinteza tritiului.

În timp ce spectroscopiștii și spectrometrele de masă au publicat unul după altul rapoarte despre tritiu, care s-au dovedit a fi toate false, tritiul a fost obținut artificial. S-a întâmplat în laboratorul patriarhului de fizică nucleară Ernst Rutherford. În martie 1934, o mică notă semnată de M.L.Oliphant, P. Hartek și Rutherford a fost publicată în revista engleză Nature (Nature), semnată de Lord Rutherford (numele de familie al lui Lord Rutherford nu necesita inițiale la publicare!). În ciuda titlului modest al notei: Efect de transmutare obtinut cu hidrogen greu, ea a informat lumea despre o realizare importantă - primirea celui de-al treilea izotop de hidrogen. Co-autorii lucrării au fost tânărul australian Mark Lawrence Oliphant și austriacul Paul Harteck. Și dacă Oliphant a devenit mai târziu academician și director al Institutului de Fizică al Universității din Canberra, atunci soarta lui Hartek a fost diferită. Înțelegând într-un mod deosebit datoria lui față de știința germană, în 1934 a decis să se întoarcă în Germania și să lucreze pentru regimul nazist. În 1939, a scris o scrisoare către cele mai înalte autorități militare din Germania despre posibilitatea creării unei arme atomice, apoi a încercat să construiască o grămadă de uraniu - din fericire, fără succes.

În 1933, G.Lewis din Berkeley a vizitat laboratorul din Cambridge și ia oferit lui Rutherford trei fiole minuscule de sticlă cu apă grea aproape pură. Volumul lor total a fost de numai 0,5 ml. Oliphant a primit niște deuteriu pur din această apă, care a servit la obținerea fasciculelor de ioni D+, care au fost accelerați în tubul de descărcare la energii mari. Și Harteck a sintetizat compuși în care atomii de hidrogen au fost înlocuiți parțial cu atomi de deuteriu. În acest fel s-au obţinut cantităţi neglijabile de clorură de amoniu „ponderată” prin reacţii de schimb NH 4 Cl + D 2 O NH 3 DCl + HDO, NH 3 DCl + D 2 O NH 2 D 2 Cl + HDO etc. Când clorură de amoniu deuterat a fost bombardată cu ioni D+ dispersi, s-a observat un flux foarte intens de noi particule. După cum sa dovedit, acestea erau nucleele unui nou izotop de hidrogen - tritiu (au fost numiți tritoni). De asemenea, a devenit evident că, pentru prima dată în istorie, a fost posibilă observarea fuziunii nucleare: doi atomi de deuteriu, fuzionați împreună, au format un nucleu instabil de heliu-4, care s-a degradat apoi odată cu formarea tritiului și a unui proton: 4 He ® 3 H + 1 H.

În același an, Rutherford demonstra deja noi transformări nucleare în prelegerile sale: un numărător de particule era conectat printr-un amplificator la un difuzor, astfel încât în ​​audiență se auzeau clicuri puternice, care deveneau din ce în ce mai dese odată cu tensiunea la descărcare. tubul a crescut. În același timp, pentru fiecare milion de „cochilii” de deuteriu care au lovit ținta, s-a obținut un atom de tritiu - aceasta este mult pentru reacțiile nucleare de acest tip.

Deci, primul tritiu a fost obținut artificial, ca urmare a reacțiilor nucleare. Problema existenței sale în natură a rămas deschisă. Sinteza artificială a tritiului de la Cambridge a stimulat doar cercetătorii care au concentrat apa grea pe o scară din ce în ce mai mare, în speranța de a găsi tritiu într-o sursă naturală. Așadar, fizicienii și chimiștii de la Universitatea Princeton, unindu-și forțele, în 1935 au supus electrolizei deja 75 de tone de apă - aproape două rezervoare de cale ferată! Ca urmare a eforturilor titanice, s-a obținut o fiolă minusculă cu restul de apă îmbogățită cu un volum de doar 0,5 ml. A fost o concentrare record - de 150 de milioane de ori! Analiza spectrală de masă a acestui reziduu nu a dat nimic nou - spectrul conținea încă un vârf corespunzător unei mase de 5, care a fost atribuit ionilor (DT) + și o evaluare a conținutului de tritiu în natură, ținând cont de concentrație uriașă, a dat raportul T:H ~ 7: 10 10, adică nu mai mult de un atom de T la 70 de miliarde de atomi de H.

Astfel, pentru depistarea tritiului a fost necesară creșterea în continuare a gradului de concentrație a apei. Dar asta presupunea deja costuri gigantice. Rutherford însuși a fost implicat în rezolvarea problemei. Folosindu-se de enorma sa autoritate, le-a făcut o cerere personală norvegienilor să efectueze un experiment fără precedent ca amploare: ar obține apă grea concentrând apa obișnuită de un miliard de ori! Mai întâi au fost supuse electrolizei 13.000 de tone de apă obișnuită, din care s-au obținut 43,4 kg de apă grea cu un conținut de D 2 O de 99,2%. În plus, această cantitate a fost redusă la 11 ml prin electroliză de aproape 10 luni. Condițiile de electroliză au fost alese pentru a favoriza concentrația de tritiu așteptată. Astfel, din 13 mii de tone de apă (adică 5 trenuri cu câte 50 de rezervoare!) s-a obţinut doar o eprubetă cu apă îmbogăţită. Lumea nu a cunoscut niciodată asemenea experimente grandioase!

A apărut problema cum să faceți cel mai bine acest prețios specimen. Probabil singura persoană din lume care a reușit să distingă direct într-un spectrometru de masă ionii foarte apropiați în masă (DT) + și ionii care se „mască” ca ei (DDH) + a fost laureatul Nobel F. W. Aston, un specialist remarcabil în domeniu. de analiză spectrometrică de masă. El a fost cel care a decis să dea proba pentru analiză. Rezultatul a fost descurajator: nu a existat nicio urmă de prezență a ionilor DT +! în consecinţă, raportul T:H a fost redus la 1:1012. A devenit evident că, dacă tritiul este prezent în sursele naturale, este în cantități atât de neglijabile încât izolarea sa de acestea este asociată cu dificultăți incredibile, dacă chiar deloc depășibile.

Detectarea tritiului natural.

Tritiul poate fi radioactiv? Deja Rutherford, după eșec, cu experiența sa grandioasă, nu a exclus o astfel de posibilitate. Calculele mai spuneau că nucleul de tritiu trebuie să fie instabil și, prin urmare, trebuie să fie radioactiv. Tocmai radioactivitatea tritiului cu o durată de viață relativ scurtă ar putea explica cantitățile sale neglijabile în natură. Într-adevăr, radioactivitatea în tritiu a fost curând descoperită experimental. Desigur, a fost obținut artificial tritiu. În decurs de 5 luni, nu a existat o scădere vizibilă a radioactivității. Din aceasta a rezultat, ținând cont de acuratețea experimentelor, că timpul de înjumătățire al tritiului nu este mai mic de 10 ani. Măsurătorile moderne oferă un timp de înjumătățire al tritiului de 12.262 de ani.

Când se degradează, tritiul emite particule beta, transformându-se în heliu-3. Energia de radiație a tritiului este atât de mică încât nici măcar nu poate trece prin peretele subțire al unui contor Geiger. Prin urmare, gazul analizat pentru prezența tritiului trebuie lansat în contor. Pe de altă parte, energia de radiație scăzută are avantajele sale - nu este periculos să lucrezi cu compuși de tritiu (dacă sunt nevolatili): razele beta emise de aceasta trec doar câțiva milimetri în aer.

Au fost necesare cantități semnificative de tritiu pentru a dezvolta metode de analiză a tritiului. Prin urmare, au început să apară noi modalități de sinteză a acesteia, de exemplu, 9 Be + 2 H ® 8 Be + 3 H, 6 Li + 1 n ® 4 He + 3 H și altele. Și acuratețea analizei a crescut enorm. A devenit posibil, de exemplu, să se analizeze probe în care a existat o singură descompunere a unui atom de tritiu pe secundă - o astfel de probă de tritiu conține mai puțin de 10-15 moli! Fizicienii aveau acum în mână o metodă de analiză extrem de sensibilă – în anii de dinainte de război, era de aproximativ un milion de ori mai sensibilă decât spectrometria de masă. Este timpul să revenim la căutarea tritiului în surse naturale.

Tritiu în natură.

În 1946, o autoritate binecunoscută în domeniul fizicii nucleare, câștigătorul Premiului Nobel W. F. Libby a sugerat că tritiul se formează continuu ca urmare a reacțiilor nucleare care au loc în atmosferă. Primele măsurători ale radioactivității hidrogenului natural, deși nu au avut succes, au arătat că raportul H:T este cu 5 ordine de mărime mai mic decât se credea anterior și nu este mai mare de 1:10 17 . A devenit evident că era imposibil să se detecteze tritiul prin spectrometrie de masă chiar și la cele mai mari îmbogățiri: până la începutul anilor 1950, spectrometrele de masă au făcut posibilă determinarea concentrațiilor de impurități la conținutul lor de cel puțin 10–4%.

În 1951, un grup de fizicieni americani de la Universitatea din Chicago, cu participarea lui W. Libby, a scos o fiolă „Rutherford” depozitată cu 11 ml de apă grea super-imbogatita, in care Aston incercase candva sa detecteze tritiul prin spectrometrie de masa. Și deși trecuse un deceniu și jumătate de la izolarea acestei probe din apa naturală și mai puțin de jumătate din tritiul conținut în ea a rămas, rezultatul nu a întârziat să apară: apa grea era radioactivă! Activitatea măsurată, ținând cont de îmbogățirea la primirea probei, a corespuns conținutului natural de tritiu 1:10 18 .

Pentru a ne asigura de o eventuală greșeală, am decis să repetăm ​​totul încă de la început, urmărind cu atenție fiecare pas al acestui experiment decisiv. Autorii au cerut companiei norvegiene să pregătească câteva mostre de apă mai îmbogățite. Apa a fost luată dintr-un lac de munte din nordul Norvegiei în ianuarie 1948. Din acesta s-au obținut 15 ml de apă grea prin concentrație electrolitică. S-a distilat şi a reacţionat cu oxid de calciu: CaO + D2O® Ca(OD)2. Deuteriul a fost obţinut din deuteroxid de calciu prin reducere cu zinc la o temperatură încinsă: Ca(OD)2 + Zn® CaZn02 + D2. Analiza spectrometrică de masă a arătat că s-a obținut cel mai pur deuteriu, care a fost lansat într-un contor Geiger pentru a-i măsura radioactivitatea. Gazul s-a dovedit a fi radioactiv, ceea ce însemna că apa din care a fost izolat deuteriul conținea tritiu. În mod similar, mai multe probe au fost pregătite și analizate pentru a clarifica cât de mult tritiu este de fapt conținut în hidrogenul natural.

Excepționala minuțiozitate a lucrării nu a lăsat îndoieli cu privire la rezultatele obținute. Dar cu un an înainte de încheierea acestei lucrări, a fost publicat un articol de F. Faltings și același P. Hartek de la Institutul de Fizică și Chimie de la Universitatea din Hamburg, în care au raportat descoperirea tritiului în hidrogenul atmosferic. Astfel, Harteck a participat de două ori la descoperirea tritiului: mai întâi - artificial, iar după 16 ani - natural.

Aerul nu este cea mai bogată sursă de hidrogen - conține doar 0,00005% (la nivelul mării). Prin urmare, la ordinul fizicienilor germani, compania Linde a procesat o sută de mii de metri cubi de aer, din care hidrogenul a fost izolat prin lichefiere și rectificare, iar din acesta s-au obținut 80 g de apă prin oxidare pe oxid de cupru. Cu ajutorul electrolizei, această apă a fost concentrată de câteva zeci de ori, apoi carbura de calciu a fost „stinsă” de ea: CaC 2 + 2H 2 O ® Ca (OH) 2 + C 2 H 2, iar acetilena a fost hidrogenată cu restul hidrogen în etan: C2H2 + 2H2® C2H6. Etanul rezultat, în care a fost transferat tot tritiul inițial, a fost apoi analizat pentru radioactivitate. Calculul a arătat că în aer există extrem de puțin tritiu (sub formă de molecule NT): în 20 de metri cubi. cm de aer conține o moleculă de tritiu, adică în întreaga atmosferă ar trebui să fie doar... 1 mol sau 3 g. Totuși, dacă ținem cont de faptul că există extrem de puțin hidrogen în aer, se dovedește că hidrogenul molecular atmosferic este îmbogățit cu tritiu de 10.000 de ori mai mult decât hidrogenul în apa de ploaie. De aici a rezultat că hidrogenul liber și legat din atmosferă au origini diferite. Calculul a mai arătat că în toate rezervoarele Pământului, tritiul conține doar 100 kg.

Valoarea obținută la Chicago pentru conținutul de tritiu din apă (H:T = 1:10 18) a devenit general acceptată. Un astfel de conținut de atomi de tritiu a primit chiar și un nume special - „unitate de tritiu” (TE). 1 litru de apă conţine, în medie, 3,2 10 -10 g de tritiu, 1 litru de aer conţine 1,6 10 -14 g (la o umiditate absolută de 10 mg/l). Tritiul se formează în straturile superioare ale atmosferei cu participarea radiației cosmice cu o viteză de 1200 de atomi pe secundă la 1 m 2 de suprafață terestră. Astfel, timp de mii de ani, conținutul de tritiu din natură a fost aproape constant - formarea sa continuă în atmosferă a fost compensată de degradarea naturală. Cu toate acestea, din 1954 (începutul testelor bombelor termonucleare), situația s-a schimbat dramatic și conținutul de tritiu din apa de ploaie a crescut de mii de ori. Și acest lucru nu este surprinzător: explozia unei bombe cu hidrogen cu o capacitate de 1 megatonă (Mt) duce la eliberarea a 0,7 până la 2 kg de tritiu. Puterea totală a exploziilor de aer a fost pentru perioada 1945-1962. 406 Mt, iar sol - 104 Mt. Totodată, cantitatea totală de tritiu care a intrat în biosferă în urma testelor s-a ridicat la sute de kilograme! După încetarea testelor la sol, nivelurile de tritiu au început să scadă. În ultimii ani, centralele nucleare au devenit principala sursă de tritiu tehnogen din mediu, care emit anual câteva zeci de kilograme de tritiu.

Metodele radiochimice moderne fac posibilă determinarea cu mare precizie a conținutului de tritiu într-o cantitate relativ mică de apă luată dintr-o sursă sau alta. Pentru ce este? Se pare că tritiul radioactiv cu o durată de viață foarte convenabilă - puțin peste 10 ani - poate oferi o mulțime de informații valoroase. W. Libby a numit tritiul „radiohidrogen”, prin analogie cu radiocarbonul. Tritiul poate servi ca o etichetă excelentă pentru studierea diferitelor procese naturale. Poate fi folosit pentru a determina vârsta produselor vegetale, cum ar fi vinurile (dacă nu au mai mult de 30 de ani), deoarece strugurii absorb tritiul din apa din sol, iar după recoltare, conținutul de tritiu din sucul de struguri începe să scadă la un rata cunoscută. Libby însuși a efectuat multe astfel de analize, procesând sute de litri de diverse vinuri furnizate de vinificatori din diferite zone. Analiza tritiului atmosferic oferă informații valoroase despre razele cosmice. Și trițiul din rocile sedimentare poate indica mișcarea aerului și a umidității pe Pământ.

Cele mai bogate surse naturale de tritiu sunt ploaia și zăpada, deoarece aproape tot tritiul format sub acțiunea razelor cosmice din atmosferă trece în apă. Intensitatea radiației cosmice variază în funcție de latitudine, astfel încât precipitațiile, de exemplu, în centrul Rusiei transportă de câteva ori mai mult tritiu decât ploile tropicale. Și există foarte puțin tritiu în ploile care cad peste ocean, deoarece sursa lor este practic aceeași apă oceanică și nu există mult tritiu. Este clar că gheața adâncă a Groenlandei sau a Antarcticii nu conține deloc tritiu - s-a degradat complet acolo de mult. Cunoscând viteza de formare a tritiului în atmosferă, este posibil să se calculeze cât timp este umiditatea în aer - din momentul în care se evaporă de la suprafață până la căderea sub formă de ploaie sau zăpadă. S-a dovedit că, de exemplu, în aerul deasupra oceanului, această perioadă este în medie de 9 zile.

Rezervele de tritiu natural sunt neglijabile. Prin urmare, tot tritiul folosit în diverse scopuri este obținut artificial prin iradierea litiului cu neutroni. Ca rezultat, a devenit posibil să se obțină cantități semnificative de tritiu pur și să se studieze proprietățile acestuia, precum și proprietățile compușilor săi. Deci, apa supergrea T2O are o densitate de 1,21459 g/cm3. Tritiul sintetizat este relativ ieftin și este folosit în cercetarea științifică și în industrie. Vopselele luminoase cu tritiu, care sunt aplicate pe cântarele instrumentelor, au găsit o aplicare largă. Aceste compoziții luminoase sunt mai puțin periculoase din punct de vedere al radiațiilor decât cele tradiționale cu radiu. De exemplu, sulfura de zinc care conține o cantitate mică de compuși de tritiu (aproximativ 0,03 mg per 1 g de compoziție de lumină) emite în mod continuu lumină verde. Astfel de compoziții de lumină permanentă sunt utilizate pentru fabricarea arătărilor, cântarelor de instrumente etc. Sute de grame de tritiu sunt cheltuite anual pentru producția lor.

Tritiul este prezent și în corpul uman. Intră în el cu alimente, cu aer inhalat și prin piele (12%). Interesant este că T 2 gazos este de 500 de ori mai puțin toxic decât apa supergrea T 2 O. Acest lucru se explică prin faptul că tritiul molecular, care intră în plămâni cu aer, este apoi excretat rapid (în aproximativ 3 minute) din organism, apa persistă în timp de 10 zile și reușește să-i transfere o doză semnificativă de radiații în acest timp. În medie, corpul uman conține 5·10 -12 g de tritiu, care contribuie cu 0,13 mrem la doza totală de expunere anuală (aceasta este de sute de ori mai mică decât expunerea de la alte surse de radiații). Interesant este că persoanele care poartă ceasuri în care mâinile și numerele sunt acoperite cu fosfor de tritiu, conținutul de tritiu din organism este de 5 ori mai mare decât media.

Și totuși, tritiul este una dintre componentele principale ale explozivului bombelor termonucleare (hidrogen) și este, de asemenea, foarte promițător pentru o reacție termonucleară controlată conform schemei D + T > 4 He + n.

Ilya Leenson

Cunoașteți instalațiile pentru prepararea apei de topire, care sunt 100 la sută. neutralizează (sau mai aproape de) conținutul de deuteriu și tritiu? M-a interesat si instalatia lui Muratov, din pacate coordonatele lui nu sunt indicate pe site-ul dumneavoastra.

Cu stimă, Serghei

Salut Serghei!

Astfel de tehnologii pentru purificarea profundă 100% a apei din deuteriu și tritiu nu există încă. Tehnologiile existente pentru purificarea apei din izotopi grei fac posibilă purificarea acesteia cu 70-90% din deuteriu și tritiu. Apa potabilă obișnuită în sine este doar 99,7% apă ușoară, ale cărei molecule sunt formate din atomi ușori de hidrogen și oxigen. Ca impuritate în orice apă naturală, există și apa grea, care în forma sa pură este o otravă pentru toate viețuitoarele.

Apa grea(oxid de deuteriu) - are aceeași formulă chimică ca apa obișnuită, dar în loc de atomi de hidrogen conține doi izotopi de hidrogen grei - atomi de deuteriu. Formula apei cu hidrogen greu este de obicei scrisă ca: D 2 O sau 2 H 2 O. În exterior, apa grea arată ca obișnuit - un lichid incolor, fără gust și miros, dar în proprietățile fizico-chimice și efectele negative asupra organismului, apa grea este foarte diferită de apa ușoară.

apă ușoară Aceasta este apă purificată din apă grea. Un izotop de hidrogen, deuteriu, caracterizat prin prezența unui neutron „în plus” în nucleu, poate forma o moleculă de apă cu oxigenul. O astfel de apă, în molecula căreia un atom de hidrogen este înlocuit cu un atom de deuteriu, se numește grea. Conținutul de deuteriu din diferite ape naturale este foarte neuniform. Poate varia de la 0,03% (față de numărul total de atomi de hidrogen) - aceasta este apa din gheața din Antarctica, cea mai ușoară apă naturală - conține de 1,5 ori mai puțin deuteriu decât apa de mare. Zăpada topită și apele ghețarilor din munți și din alte regiuni ale Pământului conțin, de asemenea, apă mai puțin grea decât cea pe care o bem de obicei.

O tonă de apă de râu conține 15 g de apă grea la o rată de 0,015%. Pentru 70 de ani de consum a 3 litri de apă potabilă pe zi, prin corpul uman vor trece aproximativ 80 de tone de apă care conțin 10-12 kg de deuteriu și o cantitate semnificativă de izotopi de hidrogen corelați cu acesta - tritiu 3 H și oxigen 18 O .

tritiu- un element radioactiv beta cu un timp de înjumătățire de 12,26 ani. Se formează sub acțiunea radiațiilor dure și a radiațiilor neutronice din reactoare. În condiții terestre, tritiul își are originea în straturile înalte ale atmosferei, unde au loc reacții nucleare naturale. Este unul dintre produsele bombardării atomilor de azot de către neutronii radiațiilor cosmice. În fiecare minut, 8-9 atomi de tritiu cad pe fiecare centimetru pătrat al suprafeței pământului.

În cantități mici, apa supergrea (tritiu) cade pe Pământ ca parte a precipitațiilor. În întreaga hidrosferă, există doar aproximativ 20 kg de T 2 0 în același timp.

apă cu tritiu distribuite neuniform: în apele continentale este mai mult decât în ​​oceane; este mai mult în apele oceanice polare decât în ​​cele ecuatoriale. În ceea ce privește proprietățile sale, apa supergrea diferă și mai mult de apa obișnuită: fierbe la 104°C, îngheață la 4...9°C și are o densitate de 1,33 g/cm 3 .

Lista izotopilor de hidrogen nu se termină cu tritiu. Izotopii mai grei 4 H și 5 H, de asemenea radioactivi, au fost obținuți artificial.

H 2 6 PE 2 17 PE 2 18 Oh HD 16 Oh HD 17 Oh HD 18 O, D 2 16 O, D 2 17 O, D 2 18 Oh

Astfel, este posibilă existența unor molecule de apă care conțin oricare dintre cei cinci izotopi de hidrogen în orice combinație.

Acest lucru nu epuizează complexitatea compoziției izotopice a apei. Există și izotopi ai oxigenului. În sistemul periodic al elementelor chimice D.I. Mendeleev enumeră bine-cunoscutul oxigen 16 O. Mai există doi izotopi naturali de oxigen - 17 O și 18 O. În apele naturale, în medie, pentru fiecare 10 mii de atomi ai izotopului 16 O, există 4 atomi ai 17 O. izotop și 20 de atomi ai izotopului 18 O.

După proprietăți fizice apă puternic oxigenată 1 H 2 18 O diferă mai puțin de hidrogenul obișnuit decât greu. Se găsește în apa potabilă obișnuită la o concentrație mult mai mare decât apa grea - aproximativ 0,1%. Se obține în principal prin distilarea apei naturale și este utilizată pentru studii izotopice ale metabolismului.

Pe lângă cei naturali, există șase izotopi ai oxigenului creați artificial. La fel ca izotopii artificiali de hidrogen, ei sunt de scurtă durată și radioactivi. Dintre acestea: 13 O, 14 O și 15 O sunt ușoare, 19 O și 20 O sunt grele, iar izotopul supergreu 24 O a fost obținut în 1970.

Existența a cinci izotopi de hidrogen și nouă de oxigen sugerează că pot exista 135 de soiuri izotopice de apă.Cele mai comune în natură sunt 9 soiuri stabile de apă. Cea mai mare parte a apei naturale - peste 99% - este apa de protium- 1 H 2 16 O. Sunt ape mult mai puţin oxigenate: 1 H 2 18 O - zecimi de procent. 1 H 2 17 O - sutimi din cantitatea totală de ape naturale. Doar milionatimi dintr-un procent este apă grea D 2 O, dar apele naturale conțin deja o cantitate notabilă sub formă de 1 HDO de apă grea.

Chiar mai rar decât D 2 O, există și nouă tipuri naturale de apă radioactive care conțin tritiu.

Apa clasică trebuie luată în considerare apa de protium 1 H 2 16 O în forma sa pură, adică fără cele mai mici impurități ale celor 134 de soiuri izotopice rămase. Și deși conținutul de apă protium în natură depășește semnificativ conținutul tuturor celorlalte specii luate împreună, 1 H 2 16 O pur nu există în condiții naturale. Peste tot în lume, o astfel de apă poate fi găsită doar în câteva laboratoare speciale. Se obține într-un mod foarte complicat și se păstrează cu cele mai mari precauții. Pentru a obține 1 H 2 16 O pur, se efectuează purificarea foarte fină, în mai multe etape, a apelor naturale sau se sintetizează apă din elementele inițiale 1 H 2 și 16 O, care sunt în prealabil purificate temeinic din impuritățile izotopice. O astfel de apă este utilizată în experimente și procese care necesită o puritate excepțională a reactivilor chimici.

Oamenii de știință cred că câmpul gravitațional al Pământului nu este suficient de puternic pentru a reține 1 N, iar planeta noastră pierde treptat protium ca urmare a disocierii sale în spațiul interplanetar. Protiul se volatilizează mai repede decât deuteriul greu. Potrivit unor studii, deuteriul ar trebui să se acumuleze în atmosferă și în apele de suprafață în timp geologic.

Pe planeta noastră are loc un proces gigantic de evaporare-condensare pentru a obține apă cu proțiu și a-i îmbogăți norii și norii. In muntii acestora, pe unele versanti curge predominant apa deuterata, pe altele - apa imbogatita cu protium. La animale, compoziția izotopică a apei este apropiată de cea a apei de ploaie din habitate. Pentru oameni, ajustările semnificative ale acestei dependențe sunt făcute de legumele și fructele cultivate în alte condiții climatice și geografice. Astfel, fructele tropicale cultivate aproape de ecuator au valori mai mici de 2 H și 18 O. Tot deuteriul din apa obișnuită este sub formă de HDO, nu D 2 O. Alcoolul etilic este, de asemenea, un bun acumulator de deuteriu.

Acum este clar de ce este atât de importantă purificarea apei din izotopii grei și, în primul rând, din deuteriu, tritiu și 18 O. Cu toate acestea, până de curând, purificarea eficientă a apei grele reziduale contaminate cu tritiu și alți izotopi grei nu a existat. . Prin urmare, eliminarea apei grele uzate în industria nucleară a reprezentat o problemă gravă de mediu care a împiedicat introducerea de noi tipuri de reactoare nucleare mai eficiente.

Mai devreme pe site-ul nostru s-a raportat deja despre metodele de producere industrială a apei cu un conținut redus de deuteriu prin metode de congelare-evaporare în vid și electroliză ... ..

O astfel de cantitate semnificativă de izotopi grei și radioactivi ai hidrogenului și oxigenului în compoziția apei, care este matricea vieții, deja până la debutul pubertății le dăunează genelor, provoacă diverse boli, cancer și inițiază îmbătrânirea corpului.

Daunele masive aduse fondului genetic de către izotopii radioactivi și grei ai hidrogenului și oxigenului din apă pot provoca dispariția speciilor de plante, animale și umane. Potrivit multor oameni de știință, o persoană este chiar amenințată cu dispariția dacă nu trece la utilizarea apei ușoare epuizate în izotopii radioactivi și grei 18 O și 2 H. De aceea, la începutul secolului XXI, existau voci printre oamenii de știință. despre excluderea completă a izotopilor grei ai deuteriului 2 H și oxigenului 18 O din apa potabilă consumată.

Îndepărtarea izotopilor grei de deuteriu și oxigen din apa potabilă obișnuită nu este o sarcină ușoară. Se realizeaza prin diverse metode fizice si chimice - schimb de izotopi, electroliza, congelare in vid urmata de decongelare, rectificare, centrifugare. Aceste metode au fost discutate în mod repetat pe site-ul nostru.

Prima instalație industrială pentru producerea de apă ușoară cu un conținut mai mic de deuteriu și tritiu cu 30-35% a fost creată de oamenii de știință ucraineni G.D. Berdyshev și I.N. Varnavsky împreună cu Institutul de Patologie Experimentală, Oncologie și Radiobiologie numită după A.I. R. Kavetsky RAS al Ucrainei. Această instalație unică prevede producerea de gheață din apa sursă prin înghețarea aburului rece extras din apa sursă, urmată de topirea acestei gheațe într-un mediu de radiații infraroșii și ultraviolete, microsaturarea apei de topire cu gaze și minerale speciale.

Cercetătorii au descoperit că, la o temperatură în intervalul 0-1,8 ° C, moleculele de apă cu deuteriu și tritiu, spre deosebire de apa protium, se află într-o stare inactivă metastabilă-solidă. Această proprietate stă la baza separării fracționate a apei ușoare și grele prin crearea unei rarefări a aerului deasupra suprafeței apei la această temperatură. Apa Protium se evaporă intens, apoi este capturată de congelator, transformându-se în zăpadă și gheață. Apa grea, fiind în stare solidă inactivă și având o presiune parțială mult mai mică, rămâne în rezervorul de evaporare al apei sursei alături de săruri ale metalelor grele dizolvate în apă, produse petroliere, detergenți și alte substanțe nocive și toxice.

Este cunoscută dependența presiunii vaporilor pe o suprafață deschisă (oglindă) de apă de temperatura la presiune normală. Deci, la 0°C, presiunea vaporilor este de 4,6 mm Hg. Cu o creștere a temperaturii apei la +10 ° C, presiunea vaporilor crește la 9,2 mm Hg, adică de două ori, iar la 100 ° C corespunde la 760 mm Hg. Calculul arată că, odată cu creșterea temperaturii de la 0°C la 40°C, presiunea vaporilor deasupra oglinzii de apă crește de 10 ori, iar la 100°C - de 160 de ori. Intensitatea evaporării apei ușoare și grele este corelată în funcție de temperatură și rarefierea deasupra suprafeței apei. Datele obținute în condiții de laborator indică un efect semnificativ al temperaturii apei înainte de evaporarea acesteia asupra conținutului de deuteriu din apa topită obținută din abur rece înghețat.

Se știe că apa din zăpadă sau gheață cu un conținut scăzut de deuteriu are proprietăți biologic active care au un efect benefic asupra tuturor viețuitoarelor - plante, animale și oameni. Activitatea biologică a apei de topire poate fi încă semnificativ crescută printr-o combinație de anumite influențe asupra acesteia, de exemplu, de un flux de raze ultraviolete. În soluția propusă, iradierea gheții cu ultraviolete și infraroșii se efectuează în procesul de topire a acesteia. Acest lucru face posibilă obținerea apei de topire în proprietăți similare apei de topire, de exemplu, cu iradierea solară a gheții pe vârfurile munților.

Figura de mai jos arată o imagine a instalației VIN-4 "Nadiya" pentru producerea apei de băut topite vindecătoare cu un conținut redus de deuteriu și tritiu. În carcasa 1 se află un rezervor de evaporare 2 pentru sursa de apă cu un dispozitiv de încălzire 3 și un dispozitiv de răcire a apei 4 fixat pe acesta. Există, de asemenea, o supapă 5 pentru alimentarea cu apă a vaporizatorului și o supapă b pentru evacuarea reziduu uzat îmbogățit în izotopi grei de hidrogen.

Reprezentare schematică a instalației VIN-4 „Nadia” în două proiecții: de-a lungul - Fig.1 și peste - Fig.2.

Carcasa 1 are un dispozitiv 7 pentru condensarea și înghețarea vaporilor reci sub forma unui set de elemente tubulare cu pereți subțiri care sunt conectate la o pompă pentru pomparea agentului frigorific prin ele. Dispozitivul 7, împreună cu sursele de radiaţii ultraviolete 8 şi infraroşii 9, este plasat deasupra recipientului 10 pentru colectarea apei topite. Cavitatea interioară a carcasei 1 este conectată printr-o conductă ramificată 11 la o sursă de evacuare a aerului, de exemplu, la o pompă de vid anterior de tip VN-1MG. În plus, carcasa 1 este echipată cu un dispozitiv 12 pentru alimentarea cu aer purificat sau un amestec de gaze speciale în cavitatea sa internă.

Instalația VIN-4 este echipată cu un sistem de control termic în cavitatea rezervorului de evaporare 2 pentru a controla temperatura setată a procesului de evaporare a apei tratate inițial. În cazul 1 există hublouri pentru monitorizarea proceselor de evaporare, înghețare a vaporilor reci și topirea gheții -13 și 14. Rezervorul 10 este echipat cu supape 15 pentru evacuarea apei topite și o conductă ramificată 16 pentru racordarea la un bloc pentru formarea structurii. şi proprietăţile apei de topire 17. Blocul 17 include un recipient conic intern 18 cu minerale. La ieşirea containerului 19, sunt instalate un filtru 20 şi o supapă de scurgere 21.

Principiul de funcționare al instalației este următorul. Din conducta de apă, rezervorul de evaporare 2 este umplut cu apă și agentul frigorific este pompat prin dispozitivul 4. La atingerea temperaturii setate, care nu depășește +10°C, procesul de răcire cu apă este oprit. Carcasa 1 este etanșată și aerul este pompat prin conducta P - pentru a crea un vid în volumul interior al carcasei de instalare. Crearea unei rarefări este însoțită mai întâi de eliberarea intensivă a gazelor dizolvate în ea din întregul volum al apei sursei și îndepărtarea lor, iar apoi de vaporizare intensivă până la fierberea apei, care se observă prin ferestrele 13 și 14. Vaporii reci rezultați se condensează și îngheață pe suprafața elementelor ondulate ale congelatorului 7. Când grosimea gheții atinge o valoare prestabilită, procesul de evaporare este oprit. Pompa frontală este oprită, sursele de radiații ultraviolete 8 și infraroșii 9 sunt pornite și aerul purificat sau o compoziție special preparată de gaze activate este introdusă în cavitatea carcasei 1 prin dispozitivul 12; aduceți presiunea din carcasa 1 la un nivel sau peste nivelul atmosferic. Restul de apă din recipientul 2, îmbogățit cu izotopi grei, este turnat prin supapa 6 în recipiente separate sau turnat. Pe măsură ce gheața este iradiată și se topește, apa topită intră în rezervorul 10, apoi în unitatea 17 pentru formarea structurii și proprietăților apei topite. Trecând prin mineralele rezervoarelor conice interioare 18 și exterioare 19 și mai departe prin filtrul 20, apa de topire își finalizează călătoria, dobândind proprietăți speciale dătătoare de viață și vindecătoare.

Un dispozitiv similar pentru obținerea apei biologic active cu un conținut scăzut de deuteriu a fost proiectat în 2000 de oamenii de știință ruși Sinyak Yu.E.; Gaidadymov V.B. și Grigoriev A.I. de la Institutul de Probleme Biomedicale. Condensul sau distilat de umiditate atmosferică este descompus într-o celulă electrolitică cu un electrolit solid schimbător de ioni. Gazele de electroliză rezultate transformă apa și condensează. Electroliza se realizează la o temperatură de 60-80 o C. Hidrogenul electrolitic este supus schimbului izotopic cu vapori de apă în hidrogen pe un catalizator susținut de cărbune activ care conține 4-10% fluoroplast și 2-4% paladiu sau platină. Din electroliza rezultată, hidrogenul și oxigenul, vaporii de apă sunt îndepărtați prin trecerea lor prin membrane schimbătoare de ioni, gazele de electroliză purificate din deuteriu sunt transformate în apă, aceasta din urmă este purificată în continuare și mineralizarea ulterioară a acestuia prin contact cu carbonat care conține calciu-magneziu. materiale, în principal dolomit.

În reactorul de schimb izotop D 2 /H 2 O se folosește cărbune activ PAH-SW, promovat cu 2-4% paladiu și 4-10% fluoroplastic la temperatura de electroliză. Prin catalizator trece hidrogenul electrolitic, schimbul izotopului D 2 /H 2 O are loc cu vaporii de apă în hidrogen, formați la temperatura de electroliză (60-80 o C). Acest lucru face posibilă creșterea gradului de schimb de izotopi D 2 /H 2 O, care crește odată cu scăderea temperaturii de schimb de izotopi, și excluderea costurilor suplimentare de energie pentru vaporizarea apei.

Dispozitivul conține o celulă electrolitică cu un electrolit solid schimbător de ioni, plasat între un anod poros și un catod, un convertor de gaze de electroliză în apă, un condensator al acestuia din urmă și un colector de apă fără deuteriu. În plus, dispozitivul este echipat suplimentar cu un uscător de oxigen, un reactor de schimb de izotopi D 2 /H 2 O și un conditionator de apă. Pereții exteriori ai reactorului și uscătorul sunt formați din membrane schimbătoare de ioni, în plus, uscătorul de oxigen conține un schimbător de cationi cu schimb de ioni, iar agentul de condiționare a apei este format dintr-un filtru cu straturi mixte prinse de materiale schimbătoare de ioni, un adsorbant și un mineralizator care conține materiale granulare de carbonat de calciu-magneziu. În acest caz se obține apă potabilă, profund sărăcită în deuteriu, care are o mare activitate biologică.

Această instalație, proiectată de oamenii de știință ruși, funcționează astfel. Condensul sau distilat de umiditate atmosferică purificată intră în camera anodică a celulei cu un electrolit solid schimbător de ioni, unde procesul de electroliză se desfășoară la o temperatură de 60-80 o C. Oxigenul și hidrogenul sărăcit în deuteriu s-au format ca rezultat de electroliză cu vapori de apă sunt introduse în uscătorul de oxigen și în reactorul de schimb de izotopi, ai cărui pereți laterali exteriori sunt formați din membrane schimbătoare de ioni. Apa hidratată cu ioni de hidrogen a fost transferată printr-un electrolit solid schimbător de cationi și sub presiune intră în colectorul de catolit. Într-un reactor catalitic de schimb de izotopi umplut cu cărbune activ care conține 4-10% fluoroplast și 2-4% paladiu sau platină în greutate, are loc reacția de schimb de izotopi D2/H2O.

După schimbul izotopic, hidrogenul este uscat din vaporii de apă, care este absorbit și îndepărtat prin schimbătoarele de ioni din reactor situate pe pereții săi laterali exteriori. Gazele uscate intră în convertorul gazelor de electroliză, în arzătorul catalitic. Flacăra pistoletului este trimisă la un condensator răcit într-un canal cu apă de la robinet, unde vaporii de apă se condensează și intră în aparatul de aer condiționat pentru post-tratare pe un filtru de sorbție. Apoi apa intră în colectorul de apă sărăcit în deuteriu. Răcirea dispozitivului și funcționarea membranelor schimbătoare de ioni pentru uscarea gazelor de electroliză din vaporii de apă sunt efectuate de un ventilator.

Apa condensată biologic activ cu un conținut redus de deuteriu a fost supusă post-tratamentului de sorbție pe un filtru cu un strat mixt de materiale schimbătoare de ioni (schimbătoare de ioni) și un adsorbant - cărbune activ. Schimbătorul de cationi KU-13 Pch și schimbătorul de anioni AV-17-1 au fost utilizate ca schimbătoare de ioni. În timpul post-tratării de sorbție a apei, rata de filtrare volumetrică a fost menținută constantă, egală cu 1 volum de filtru de sorbție pe oră. După post-tratamentul de sorbție, apa a fost mineralizată pe dolomit. Rezultatul curățării din tabelele 1 și 2.

Productivitatea instalației pentru apă cu concentrații reduse de deuteriu este de 50 ml pe oră. În condiții de gravitate zero pe o navă spațială, este recomandabil să se transforme gazele de electroliză în apă într-o celulă de combustibil, ceea ce exclude procesele de separare gaz-lichid și permite ca energia generată în celula de combustibil să fie returnată în sistemul de alimentare cu energie a navei spațiale.

continua pe pagina următoare

Figura de mai jos prezintă schematic un dispozitiv pentru obținerea apei potabile biologic active cu un conținut redus de deuteriu din condensat sau distilat de umiditate atmosferică. Dispozitivul conține un recipient 1 cu condensat sau distilat de umiditate atmosferică, care este conectat la camera anodică 2 a celulei cu electrolit schimbător de ioni. Celula conține electrozi poroși (anodul 2 și catodul 3) din titan acoperit cu platină. Oxigenul și hidrogenul format ca urmare a electrolizei cu vapori de apă prin electrozi poroși intră în uscătorul de oxigen 4 și în reactorul de schimb de izotopi 5. Uscătorul de oxigen 4 este umplut cu schimbător de cationi cu schimb de ioni. Pereții exteriori ai uscătorului 4 sunt formați din membrane schimbătoare de ioni 6. Oxigenul care intră este uscat datorită sorbției de către o umplutură schimbătoare de ioni (schimbător de cationi) și evaporării vaporilor de apă prin membranele schimbătoare de ioni 6. Intră gazele uscate. arzătorul cu gaz 9. Apoi vaporii de apă intră în condensatorul 10, iar apoi în aparatul de aer condiționat 11 pentru post-tratare și mineralizare, după care apa intră în colectorul de apă sărată în deuteriu 12. Răcirea aparatului și funcționarea uscătoarelor electroliza gazelor din apă a fost efectuată de ventilatorul 7.

Studiile privind activitatea biologică a apei fără deuteriu pe plante și animale superioare au arătat că apa fără deuteriu, conform unei scheme de procesare într-o singură etapă, are activitate biologică pozitivă:

O creștere a cantității de biomasă și semințe a fost observată în timpul cultivării Arabidopsis și brassica în timpul întregului ciclu de ontogeneză folosind probele de apă studiate cu o compoziție izotopică modificată. În același timp, producția de semințe a crescut de 2-6 ori;

S-a constatat ca continutul de prepelite de la varsta de 6 zile pana la maturitatea sexuala pe apa fara deuteriu duce la o dezvoltare accelerata a organelor genitale (ca marime si greutate) si la un avans in procesul de spermatogeneza.

Timp de trei ani, oamenii de știință au studiat această apă. Primele experimente au fost efectuate pe șoareci liniari cu carcinom pulmonar Lewis inoculat. Apa relicvă a întârziat dezvoltarea procesului de cancer și crește rezistența animalelor. Experimentele au fost efectuate pe 75 de șoareci cu vârsta cuprinsă între 3-3,5 luni, care au fost împărțiți în cinci grupe a câte 15 indivizi fiecare, în funcție de tipul de apă studiat.

Doi indicatori merită o atenție deosebită: întârzierea metastazelor și pierderea în greutate a animalelor în timpul experimentului. Efectul puternic de stimulare al apei relicve asupra sistemului imunitar al animalelor a dus la o întârziere a dezvoltării metastazelor cu 40% (!) în comparație cu grupul de control, iar scăderea în greutate la animalele care au băut apă relicve a fost la jumătate mai mare până la sfârșit. a experimentului.

Apoi, cercetătorii au descoperit mecanismele de acțiune a apei relicte asupra organismului animal - asupra respirației și fosforilării oxidative a mitocondriilor ficatului de șoarece, precum și asupra modificărilor compoziției sângelui periferic. La patru săptămâni de la începerea experimentului, creșterea numărului de eritrocite într-un mililitru de sânge la șoarecii care au băut apă relicve sa ridicat la 657.000 de celule, conținutul de hemoglobină a crescut cu 1,54 g%. S-a remarcat, de asemenea, un efect pozitiv clar al apei asupra parametrilor de saturație în oxigen a țesuturilor hepatice: creșterea pO2 a fost de 15%, potențialul său respirator a crescut de 1,3 ori. Efectul benefic al apei relicve asupra sănătății șoarecilor a fost evidențiat de rezistența crescută a acestora și creșterea în greutate în comparație cu martor. Pentru a fi convinși de efectul benefic al apei relicte asupra tuturor viețuitoarelor, a fost încă necesar să se testeze efectul acesteia asupra creșterii și dezvoltării plantelor. Ca urmare a studiilor efectuate la Institutul de Porumb din UAAE, s-a constatat că efectul stimulator al apei relicte asupra răsadurilor de grâu, in, porumb este comparabil cu efectul stimulatorilor de creștere a plantelor, cum ar fi fumaran și fumaran, în timp ce relicte. apa are un efect stimulator mai pronunțat asupra răsadurilor de floarea soarelui.

Studiile asupra activității biologice a apei relicte cu conținut diferit de deuteriu, obținute la instalația VIN-7 „Nadiya”, asupra activității spermatozoizilor, au fost efectuate în 1998 la Institutul de Igienă a Mediului și Toxicologie care poartă numele. L. Medved de la Ministerul Sănătăţii al Ucrainei. În probele de apă relicve din instalația VNN-7 „Nadiya”, spermatozoizii își păstrează activitatea funcțională mai mult timp și crește pe măsură ce conținutul de deuteriu din apă scade. Dacă luăm în considerare faptul binecunoscut că reproducerea vieții este asociată cu potențialul pentru activitatea vitală a celulelor germinale, atunci importanța apei relicte pentru generațiile viitoare va deveni clară.

Proprietățile medico-biologice ale apei relicte au fost studiate în 1995 la Departamentul de Genetică Generală și Moleculară a Universității Naționale din Kiev. T. Şevcenko. Drosophila este un obiect model viu recunoscut în general în știința mondială pentru diverse experimente biologice și medicale. Trebuia să studieze efectul a trei tipuri de apă asupra întregului ciclu de origine și dezvoltare a Drosophila melanogaster din linia Oregon - asupra ovipoziției, apariției larvelor din ouă, pupelor din larve și adulților (adulti) din pupe.

Pentru prima dată, au fost descoperite efecte geroprotective (întinerire), radioprotectoare și antimutagene ale expunerii la apă relicvă cu un conținut redus de deuteriu cu 5% asupra Drosophila în timpul dezvoltării sale.

După ce au primit rezultate pozitive din experimentele pe Drosophila, oamenii de știință au continuat cercetările asupra animalelor cu sânge cald. Acest lucru a fost facilitat și de interesul specialiștilor în susținerea vieții cosmonauților (Institutul de Probleme Biomedicale, Moscova), care au predat probe de apă cu conținut redus (cu 60%) de deuteriu pentru studiu comparativ.

În 1998 s-a realizat un studiu asupra efectului apei cu conținut redus de deuteriu, obținută prin tehnologia electrolizei la Institutul de Probleme Biomedicale, și al apei obținute prin tehnologia vacuumului la instalația VIN-7 „Nadiya”, asupra sistemului imunitar. de cobai.

Trebuia să se determine care apă are o activitate biologică mai mare care are un efect benefic asupra sistemului imunitar - electroliza, purificată din deuteriu cu 60%, sau apa relictă din „Nadia” cu o concentrație redusă de deuteriu cu doar 9%?

În timpul procesului de electroliză, apa cu un conținut de deuteriu redus cu 60% păstrează proprietățile negative ale apei distilate (lipsa mineralizării, conținutul crescut de gaze dizolvate, structura moleculară dezordonată a apei). Este doar materialul de plecare pentru obținerea apei potabile pentru astronauți.

Avantajul procesului de electroliză este îndepărtarea potențială a deuteriului (până la 90%), deci este folosit pentru experimente pe animale și plante.

Cu tehnologia vacuumului pentru producerea apei cu un conținut redus de deuteriu, se obține apă potabilă micromineralizată cu un conținut redus de gaze dizolvate în ea și cu o structură ordonată asemănătoare gheții.

Pentru experiment, oamenii de știință au luat 12 cobai maturi. Culturii de limfocite din lotul martor 1 a fost adăugată apă, similară ca proprietăți cu soluția salină fiziologică. Apa de electroliză a fost adăugată la limfocitele din grupul 2. În al treilea grup, a fost folosită apă relictă din instalația VIN-7 „Nadiya”. Al patrulea grup a constat din apă grea cu un conținut de deuteriu cu 40% mai mare.

Evaluarea stării imune a animalelor s-a realizat conform a patru teste acceptate în imunologia mondială: E-ROK - dezvăluie capacitatea de a lega celulele străine; FG-NG - caracterizează capacitatea granulocitelor neutrofile (NG) de a fagocitoză (PG); FG - MF - determină capacitatea macrofagelor (MF) de a fagocitoză; al patrulea test reprezintă activitatea ucigașă a limfocitelor T, capacitatea lor de a ucide toate celulele corpului care au fost modificate ca urmare a mutației.

A fost observat un efect imunostimulator semnificativ, care a fost furnizat de apa relicvă din instalația VIN-7 „Nadiya” (nr. 3). În ciuda unei reduceri de 9% a deuteriului, acesta a arătat cel mai mare efect stimulator asupra sistemului imunitar al cobaiului, depășind apa de electroliză (nr. 2) cu o reducere de 60% a deuteriului în toate privințele. Apa grea a avut un puternic efect deprimant asupra imunității animalelor.

Cum afectează apa sărăcită în deuteriu animalele? Răspunsul la această întrebare a fost dat de Academicianul Ucrainei V.I. Badin. El a măsurat dinamica scăderii conținutului de deuteriu în corpul vițeilor de 4 luni, cărora li s-a făcut hrana cu apă cu un conținut redus de deuteriu.

Pentru experiment au fost selectați trei viței sănătoși de 4 luni. Fiecare dintre ele a fost plasat într-o tabă separată. Înainte de începerea experimentului, de la animale au fost prelevate mostre de urină, sânge și păr. Animalele au fost măsurate pentru determinarea greutății. În timpul experimentului, vițeii au fost hrăniți cu fân (1,5–2 kg/zi) și hrană compusă (2 kg/zi). Și au fost hrăniți cu apă purificată cu adaos de apă grea cu o schimbare cunoscută a izotopului proțiu/deuteriu.

Apoi, în a doua, a cincea și a șaptea zi a experimentului, au fost prelevate urină și sânge de la animale, în care a fost determinat conținutul de deuteriu, precum și macro și microelemente. În fiecare zi, vițeii au fost măsurați pentru puls, frecvența respiratorie și temperatura corpului. Pe tot parcursul experimentului, vițeii au fost monitorizați de către un medic veterinar și un specialist în zootehnie.

Sa constatat că concentrația de deuteriu în urina animalelor înainte de începerea experimentului a fost aproximativ egală cu concentrația de deuteriu din apa din regiunea Moscovei.

Oamenii de știință au ajuns la următoarele concluzii:

Consumul de apă sărăcită în deuteriu de către animale duce la modificarea compoziției izotopice a apei urinare.

Consumul de apă purificată de către animale a dus la scăderea concentrației de calciu în urină.

S-a înregistrat o scădere a conținutului de calciu, magneziu și cadmiu în linia părului.

A existat o creștere a concentrației de creatină în urină și ser sanguin, menținând în același timp raportul dintre concentrațiile din sânge/urină.

Vițeii care au băut apă sărăcită în deuteriu diferă de vițeii obișnuiți prin agilitate și mobilitate ridicată.

Efectul izotop al deuteriului poate activa sau inhiba procesele biochimice din organism. Cu toate acestea, până când informațiile primare din domeniul toxicologiei deuteriului nu au fost acumulate, este foarte periculos să studiem efectul acesteia asupra oamenilor. Primul pas în utilizarea practică a apei sărăcite în deuteriu poate fi utilizarea apei ușoare în dieta personalului de producție de apă grea ca măsură preventivă.

În Rusia, se produc și analogi ai apei relicve - apă cu un conținut scăzut de deuteriu, apă ușoară „Langvey” și apă ușoară „Protius”, care a reunit oameni de știință care au lucrat la un moment dat în instituții academice și entuziaști care au decis să investească bani și efort în apa viitorului. Ei și-au stabilit obiectivul de a crea o producție ușoară de apă care este mai eficientă decât omologii occidentali existenți.

Apa ușoară este un produs secundar al producției de apă grea, care este utilizată în industria nucleară ca moderator de neutroni. În ultimii ani, în legătură cu studiile care demonstrează utilitatea extremă a apei ușoare (vezi, de exemplu, www.langvey.ru) pentru organismul uman, în special pentru prevenirea și tratarea cancerului, apa ușoară destinată băutării a apărut pe piata interna. Conținutul de deuteriu din acesta, care determină calitatea și costul acestuia, variază de la 25 ppm (milionimi) în pași de 20-30 ppm. Datorită intensității ridicate a forței de muncă a producției, un litru de apă ușoară de pe piață costă de la câteva zeci de dolari SUA și mai mult.

Prima companie folosește tehnologia originală a metodei centrifugal-vortex de tratare a apei, a doua companie - tehnologia de purificare a apei adânci din deuteriu și tritiu prin rectificarea coloanei. Rectificarea apei este un proces complex de transfer de masă care se efectuează în aparate de coloană în contracurent cu elemente de contact - duze sau plăci. În procesul de distilare a apei, există un schimb continuu între moleculele fazelor lichide și de vapori care se deplasează una față de alta.

În acest caz, faza lichidă este îmbogățită cu o componentă cu punct de fierbere mai mare, iar faza de vapori este îmbogățită cu o componentă cu punct de fierbere mai scăzut - apă grea și alți izotopi grei de tritiu 3 H și oxigen 18 O. În cele mai multe cazuri, rectificarea este efectuate în aparate de coloană în contracurent cu diferite elemente de contact - duze sau plăci. Procesul de transfer de masă are loc pe toată înălțimea coloanei, între flegma care curge în jos și aburul care se ridică. Pentru intensificarea procesului de transfer de masă se folosesc elemente de contact - duze și plăci, ceea ce permite creșterea suprafeței de transfer de masă. În cazul utilizării unui ambalaj, lichidul curge în jos în peliculă subțire pe suprafața acestuia; în cazul utilizării tăvilor, vaporii trec prin stratul de lichid de pe suprafața tăvilor.

Orez. stânga - Schema coloanei de distilare

Orez. pe dreapta - O unitate experimentală de distilare pentru deproteinizarea apei obișnuite, dezvoltată la Laboratorul de Separare a Izotopilor de Hidrogen din Sankt Petersburg. Fotografie de pe sitehttp://nrd.pnpi.spb.ru/lriv/home_rus.htm

Coloana de distilare se calculează conform diagramei de fierbere a apei pentru parametrii de rectificare dați - compoziția apei sursei, reziduul de distilare, distilat, productivitatea și presiunea de funcționare în coloană. Apoi se selectează tipul de tăvi, se determină viteza aburului, diametrul coloanei, coeficienții de transfer de masă, înălțimea coloanei, rezistența hidraulică a tăvilor. După aceea, se calculează proprietățile de performanță, precum și indicatorii economici ai utilizării coloanei de distilare. În practică, pentru purificarea mai profundă a apei din izotopi, nu se folosește o coloană de distilare, ci o serie întreagă - o baterie de coloane de 20 de coloane separate.

Orez . Vedere generală a bateriei coloanelor de distilare pentru separarea moleculelor de apă în „ușoare” și „grele”. Fotografie de pe sitewww.langvey.ru

Apa potabilă ușoară „Langvey” este produsă cu conținut diferit de deuteriu rezidual (de la 125 la 50 ppm). Este ambalat in sticle PET cu o capacitate de 0,55 l si 1,5 l) si este destinat bautului si gatitului. Pe baza studiilor clinice efectuate la Centrul Științific Rus de Medicină Restaurativă și Urortologie și la Institutul de Frumusețe, apa de băut ușoară „Langvey” este recomandată ca băutură zilnică pentru normalizarea metabolismului carbohidraților și lipidelor, tensiunii arteriale, corectarea greutății, îmbunătățirea funcționării. ale tractului gastrointestinal, crescând rata schimbului de apă și eliminând toxinele din organism.

Masa. Caracteristici comparative ale apei potabile ușoare „Langvey” și ale apelor minerale ale mărcilor celebre

Numele mineralului apă

pH

Concentrația ionilor principali, mg/l

concentrat- statie emisie-receptie deuteriu, ppm

Cationii

anionii

Ca 2+

mg 2+

N / A +

K +

Fe 2+/3+

HCO 3 -

Cl -

F -

ASA DE 4 2-

NU 3 -

langvey

Moscovia

Nereglementat

Această tehnologie face posibilă purificarea apei naturale din deuteriu pentru a înregistra valori de ordinul a 1-2 ppm. Aceasta este apă ușoară cu adevărat pură din punct de vedere chimic, cu o compoziție izotopică dată. În plus, productivitatea epurării apei prin această metodă este cu un ordin de mărime mai mare decât orice altă metodă, ceea ce, în consecință, reduce costul acesteia. Odată cu producția pe scară largă de apă ușoară, în viitor aceasta va deveni disponibilă oricărei persoane.

Acum se lucrează pentru îmbunătățirea calității apei în toate țările lumii. Cu toate acestea, instalațiile de tratare existente și tehnologiile de tratare a apei nu fac față sarcinilor lor. Prin urmare, au apărut diverse metode și dispozitive pentru purificarea izotopică a apei potabile din deuteriu. În termeni generali, toate aceste dispozitive, oricât de perfectă ar fi purificarea, nu pot face nimic cu memoria genetică a apei, care se manifestă prin capacitatea apei de a reține o urmă de acțiune a tuturor compușilor impurităților, inclusiv a izotopilor, asupra acesteia. structura moleculara.

Aceasta nu este o sarcină ușoară. Cu toate acestea, mulți ani de muncă, un număr mare de experimente și construcții tehnologice i-au condus pe oamenii de știință la obiectivul: obținerea unei ape ușoare cristaline, cu purificare profundă din deuteriu, compoziție minerală optimă și structură naturală obținută ca urmare a rectificării profunde.

În experimentele viitoare, este planificat ca astronauții din zborurile interplanetare să bea „apă ușoară” în spațiu - apă din care au fost îndepărtați izotopii grei de hidrogen și oxigen și care are efecte biologice pozitive, în special, protejând organismul de radiații.

După cum a spus Yury Sinyak, profesor la Institutul de Probleme Medicale și Biologice, la o conferință de la Moscova dedicată dezvoltării sistemelor de susținere a vieții pentru zborurile spațiale, studiile au arătat că „apa ușoară”, în care deuteriul și oxigenul greu sunt absenți sau lor. conținutul este redus semnificativ, dimpotrivă, au o serie de proprietăți biologice benefice.

În experimentele de la Institutul de Probleme Biomedicale, s-a demonstrat că apa ușoară protejează împotriva radiațiilor: șoarecii care au primit o doză semnificativă de radiații au avut o durată de viață mai lungă dacă au băut apă ușoară.

În plus, au fost descoperite proprietățile antitumorale ale apei ușoare – experimentele au arătat că încetinește creșterea anumitor tipuri de tumori.

Apa ușoară este un produs complex în structura și compoziția sa, care are un efect polifiziologic asupra corpului uman. În acest sens, este important să se evalueze impactul asupra organismului de purificare a apei potabile din molecule grele, menținând în același timp toate celelalte componente ale apei la niveluri reglementate de standarde de igienă. Ținând cont de rolul apei în organism și de efectele izotopice cunoscute ale apei grele, precum și de rezultatele obținute pentru apa ușoară, se poate aștepta ca o astfel de purificare să aibă cel mai mare efect asupra proprietăților membranelor biologice, sistemelor de reglare și asupra aparatul energetic al unei celule vii. Este bine cunoscut, de exemplu, că eliberarea de insulină indusă de glucoză din țesutul pancreatic și insulele Langerhans este inhibată sub influența apei grele, iar rata de absorbție a oxigenului de către mitocondriile celulare scade.

Apa ușoară este apa naturală, parțial sau complet purificată din apa grea și, datorită unei astfel de epurări, capătă proprietăți unice.

Efectul principal al apei potabile ușoare asupra corpului uman este o scădere treptată a conținutului de deuteriu din fluidele corporale din cauza reacțiilor de schimb de izotopi. Analiza rezultatelor obținute ne permite să spunem că purificarea apei corporale din apă grea cu ajutorul apei ușoare de băut îmbunătățește funcționarea celor mai importante sisteme ale corpului.

Utilizarea zilnică a apei ușoare de băut vă permite să reduceți în mod natural conținutul de apă grea din corpul uman datorită reacțiilor de schimb de izotopi. O astfel de purificare unică normalizează funcționarea membranelor celulare, îmbunătățește bunăstarea generală, crește eficiența, crește resursele energetice ale corpului și contribuie la recuperarea rapidă a corpului după efort fizic intens.

Proprietățile unice ale apei potabile ușoare sunt confirmate de cercetări și studii clinice.

Apă de băut ușoară:

normalizează metabolismul și tensiunea arterială;

reduce glicemia la pacienții cu diabet de tip II;

curăță eficient organismul de toxine și toxine;

promovează vindecarea rapidă și refacerea țesuturilor osoase și musculare după leziuni;

are efect antiinflamator;

sporește efectul medicamentelor;

promovează corectarea greutății;

- protejeaza celulele de radiatii;

elimină rapid semnele de sevraj post-alcool;

Proprietățile de bază ale apei ușoare

Apa ușoară are o vâscozitate mai mică decât apa naturală. Acest lucru îi permite să pătrundă mai ușor în membranele celulare și să crească rata de schimb de apă în organism.

Solubilitatea substanțelor în apă ușoară este mai mare decât în ​​apa naturală, ceea ce îi permite să elimine mai complet și mai rapid produsele metabolice din organism, curățăndu-l în același timp de sărurile metalelor grele, toxine și alte substanțe nocive.

Viteza reacțiilor enzimatice (catalitice) în apa ușoară este mai mare decât în ​​apa obișnuită. Acest lucru vă permite să intensificați procesele metabolice și ajută organismul să se recupereze mai repede după sarcini grele.

Apa ușoară vă permite să creșteți în mod natural, fără utilizarea niciunui produs farmaceutic, resursele energetice ale organismului. După cum au arătat studiile laboratorului de membranologie al Centrului științific pentru sănătatea copiilor din cadrul Academiei Ruse de Științe Medicale, nivelul de ATP din celule crește semnificativ (cu 30%) în apă ușoară. În acest caz, celulele rezistă mai activ efectelor diferitelor otrăvuri asupra lor. Deci, atunci când o celulă este expusă la substanțe chimice care inhibă respirația celulară, rata de supraviețuire a celulelor în apă ușoară după o oră este de 2 ori mai mare decât în ​​bidistilat.

Când animalele au fost expuse la iradiere γ la o doză de DL50, s-a constatat că rata de supraviețuire a animalelor care au consumat apă ușoară timp de 15 zile înainte de iradiere a fost de 2,5 ori mai mare decât în ​​grupul martor, ceea ce indică proprietățile radioprotective puternice ale luminii. apă. Aceasta înseamnă că folosirea apei „ușoare” pentru locuitorii orașelor mari, în condiții de radiație de fond crescută, este cu siguranță utilă.

Astfel, spectrul de acțiune al apei ușoare este foarte larg. Faptul este că, odată cu consumul regulat de apă ușoară, are loc o purificare treptată a întregului corp de apa grea. Acest lucru este însoțit de o creștere a activității funcționale a celulelor, organelor și diferitelor sisteme ale corpului. Există o normalizare a proceselor metabolice, apărarea organismului și rezistența la efectele dăunătoare cresc. Rata de purificare a corpului de apă grea depinde de greutatea corporală a unei persoane și de cantitatea de apă ușoară consumată.

Cu sinceritate,

Ph.D. O.V. Mosin

Formează trei izotopi cu numere de masă 1, 2, 3:

() - deuteriu;

() - tritiu.

În natură, hidrogenul este sub formă de protium (99,98%). 0,0156% din hidrogenul natural este reprezentat de hidrogenul „greu” - deuteriu, a cărui masă este de două ori mai mare decât a protiului. Protiul și deuteriul nu sunt radioactive.

Pentru prima dată, deuteriul a fost obținut sub formă de apă grea D 2 O prin electroliza apei naturale.

Apa grea D 2 O este apa formata din atomi de deuteriu. Prin proprietățile fizico-chimice diferă de H 2 O:

În prezent, deuteriul se obține dintr-un amestec natural prin schimb de izotopi între apă și hidrogen sulfurat:. Pentru a obține 1 litru de apă grea, sunt necesare 41 de tone de apă și 135 de tone de hidrogen sulfurat.

Reacțiile chimice în apa grea decurg mai lent decât în ​​apa obișnuită, legăturile de hidrogen care implică deuteriu sunt ceva mai puternice decât de obicei. Apa grea este toxică. Apa grea are un efect dăunător asupra animalelor și oamenilor. De exemplu, înlocuirea a 1/3 H 2 O cu D 2 O duce la infertilitate, dezechilibru de carbohidrați și anemie.

Cu toate acestea, unele microorganisme sunt capabile să trăiască în 70% apă grea (protozoare) și chiar în apă grea pură (bacterii). O persoană poate bea un pahar cu apă grea fără a afecta sănătatea, tot deuteriul va fi îndepărtat din organism în câteva zile. În acest sens, apa grea este mai puțin toxică decât sarea de masă, de exemplu.

Apa grea este un produs industrial și este disponibilă în cantități mari. Producția de apă grea necesită foarte multă energie, deci costul acesteia este destul de mare (aproximativ 200 USD - 250 USD per kg).

Nucleele de deuteriu au un spin nuclear de 1, care este motivul pentru utilizarea apei grele și a altor solvenți deuterati (deuterocloroform CDCl 3 ) în spectroscopia de rezonanță magnetică nucleară. Apa grea este utilizată în tehnologia nucleară ca moderator rapid de neutroni, deoarece va scădea rapid energia neutronilor de fisiune nucleară și, de asemenea, pentru că deuteriul are o secțiune transversală de captare a neutronilor mai mică (nu absoarbe neutroni) decât hidrogenul și, prin urmare, reduce semnificativ neutronul. curgere.

Deuteriul este utilizat pe scară largă în studiul mecanismelor de reacție și în studiile cinetice.

Tritiul diferă de alți izotopi prin faptul că este radioactiv. Tritiul se găsește în natură în cantități foarte mici. Conținutul natural de tritiu este de 1 atom la 1018 atomi de hidrogen, acesta este rezultatul reacțiilor nucleare care au loc în apă prin acțiunea razelor cosmice din atmosfera superioară:

După testele cu arme termonucleare (1954), concentrația de tritiu a crescut de sute de ori, dar acum a scăzut ca urmare a interzicerii testării atmosferice a armelor nucleare. Conținutul scăzut de tritiu din scoarța terestră se explică și prin radioactivitatea acestuia cu un timp de înjumătățire de 12,35 ani. În ultimii ani, centralele nucleare au devenit principala sursă de tritiu tehnogen din mediu, care emit anual câteva zeci de kilograme de tritiu.

În prezent, tritiul este produs în reactoare nucleare prin iradierea litiului cu neutroni: .

Litiul este folosit sub formă de aliaj cu magneziu sau aluminiu, care reține mult tritiu, care se eliberează atunci când aliajul iradiat este dizolvat în acid.

Notă. Cel mai convenabil mod de a stoca tritiul este transformarea acestuia în UT 3 prin reacția cu uraniu fin divizat. Tritiul este ușor eliberat din acest compus atunci când este încălzit peste 400 ºС.

Apa grea pe bază de tritiu T 2 O are o radioactivitate puternică. Prin urmare, se folosesc de obicei soluții diluate care conțin 1% apă cu tritiu. Tritiul este un emițător β pur, fără impurități componente γ, de aceea este relativ sigur, deoarece particulele β au o putere de penetrare scăzută, prin urmare sunt reținute de o foaie de hârtie sau un strat de aer de 3 mm. Tritiul este unul dintre cei mai puțin toxici radioizotopi.

Tritiul poate servi ca etichetă radioactivă pentru studiul diferitelor procese naturale. Analiza tritiului atmosferic oferă informații valoroase despre razele cosmice. Și trițiul din rocile sedimentare poate indica mișcarea aerului și a umidității pe Pământ.

Cele mai bogate surse naturale de tritiu sunt ploaia și zăpada, deoarece aproape tot tritiul format sub acțiunea razelor cosmice din atmosferă trece în apă. Intensitatea radiației cosmice variază în funcție de latitudine, astfel încât precipitațiile, de exemplu, în centrul Rusiei transportă de câteva ori mai mult tritiu decât ploile tropicale. Și există foarte puțin tritiu în ploile care cad peste ocean, deoarece sursa lor este practic aceeași apă oceanică și nu există mult tritiu.

Este clar că gheața adâncă a Groenlandei sau a Antarcticii nu conține deloc tritiu - s-a degradat complet acolo de mult. Cunoscând viteza de formare a tritiului în atmosferă, este posibil să se calculeze cât timp este umiditatea în aer - din momentul în care se evaporă de la suprafață până la căderea sub formă de ploaie sau zăpadă. S-a dovedit că, de exemplu, în aerul deasupra oceanului, această perioadă este în medie de 9 zile.

Cel mai adesea, tritiul este folosit ca etichetă în studiul mecanismelor de reacție și al cineticii acestora.

Tritiul sintetizat este relativ ieftin și este folosit în cercetarea științifică și în industrie. Vopselele luminoase cu tritiu, care sunt aplicate pe cântarele instrumentelor, au găsit o aplicare largă. Aceste compoziții luminoase sunt mai puțin periculoase din punct de vedere al radiațiilor decât cele tradiționale cu radiu. Astfel de compoziții de lumină permanentă sunt utilizate pentru fabricarea arătărilor, cântarelor de instrumente etc. Sute de grame de tritiu sunt cheltuite anual pentru producția lor.

Tritiul este prezent și în corpul uman. Intră în el cu alimente, cu aer inhalat și prin piele. Interesant este că T 2 gazos este de 500 de ori mai puțin toxic decât apa cu tritiu T 2 O. Acest lucru se datorează faptului că tritiul molecular, care pătrunde în plămâni cu aer, este apoi excretat rapid (în aproximativ 3 minute) din organism, în timp ce tritiul. în compoziție, apa rămâne în ea timp de 10 zile și reușește să-i transfere o doză semnificativă de radiații în acest timp.

Tritiul este important în reacțiile de fuziune termonucleară: apar în timpul exploziei unei bombe cu hidrogen.

Mai recent, oamenii au crezut că atomul este o particulă integrală indivizibilă. Mai târziu a devenit clar că este format dintr-un nucleu și electroni care se rotesc în jurul lui. În același timp, partea centrală a fost din nou considerată indivizibilă și integrală. Astăzi știm că este format din protoni și neutroni. Mai mult, în funcție de numărul acestora din urmă, aceeași substanță poate avea mai mulți izotopi. Deci, tritiul este pentru substanță, cum să o obțineți și să o utilizați?

Tritiu - ce este?

Hidrogenul este cea mai simplă substanță din natură. Dacă vorbim despre forma sa cea mai comună, care va fi discutată mai detaliat mai jos, atunci atomul său este format dintr-un singur proton și un electron. Cu toate acestea, poate accepta și particule „extra”, care își schimbă oarecum proprietățile. Astfel, nucleul tritiului este format dintr-un proton și doi neutroni. Și dacă protium, adică cea mai simplă formă de hidrogen - acesta este ceva ce nu poți spune despre versiunea sa „îmbunătățită” - în natură apare în cantități mici.

Izotopul de hidrogen tritiu (numele provine de la cuvântul grecesc pentru „al treilea”) a fost descoperit în 1934 de Rutherford, Oliphant și Harteck. Și, de fapt, au încercat să-l găsească foarte mult timp și din greu. Imediat după descoperirea deuteriului și a apei grele în 1932, oamenii de știință au început să caute acest izotop prin creșterea sensibilității hidrogenului convențional. Cu toate acestea, în ciuda tuturor, încercările lor au fost în zadar - chiar și în cele mai concentrate mostre nu a fost posibil să obținem nici măcar o indiciu despre prezența unei substanțe care era pur și simplu obligată să existe. Dar, în cele din urmă, căutarea a fost totuși încununată de succes - Oliphant a sintetizat elementul cu ajutorul laboratorului lui Rutherford.

Pe scurt, definiția tritiului este următoarea: un izotop radioactiv al hidrogenului, al cărui nucleu este format dintr-un proton și doi neutroni. Deci ce se știe despre el?

Despre izotopii de hidrogen

Primul element din tabelul periodic este, de asemenea, cel mai comun element din univers. În același timp, apare în natură sub forma unuia dintre cei trei izotopi ai săi: protiu, deuteriu sau tritiu. Nucleul primului este format dintr-un singur proton, care i-a dat numele. Apropo, acesta este singurul element stabil care nu are neutroni. Următorul din seria izotopilor de hidrogen este deuteriul. Nucleul atomului său este format dintr-un proton și un neutron, iar numele se întoarce la cuvântul grecesc pentru „al doilea”.

În laborator s-au obținut și izotopi de hidrogen și mai grei cu numere de masă de la 4 la 7. Timpul de înjumătățire al acestora este limitat la fracțiuni de secunde.

Proprietăți

Masa atomică a tritiului este de aproximativ 3,02 amu. e. m. În ceea ce privește proprietățile sale fizice, această substanță aproape nu diferă de hidrogenul obișnuit, adică în condiții normale este un gaz ușor, fără culoare, gust și miros și are o conductivitate termică ridicată. La o temperatură de aproximativ -250 de grade Celsius, devine un lichid incolor ușor și curgător. Intervalul în care se află în această stare de agregare este destul de îngust. Punctul de topire este de aproximativ 259 de grade Celsius, sub care hidrogenul devine o masă asemănătoare zăpezii. În plus, acest element este destul de solubil în unele metale.

Cu toate acestea, există unele diferențe de proprietăți. În primul rând, al treilea izotop este mai puțin reactiv, iar în al doilea rând, tritiul este radioactiv și, prin urmare, instabil. are putin peste 12 ani. În procesul de radioliză, se transformă într-un al treilea izotop de heliu cu emisia unui electron și a unui antineutrin.

Chitanță

În natură, tritiul se găsește în cantități mici și se formează cel mai adesea în straturile superioare ale atmosferei în timpul ciocnirii particulelor cosmice și, de exemplu, a atomilor de azot. Cu toate acestea, există și o metodă industrială pentru obținerea acestui element prin iradierea litiului-6 cu neutroni

Sinteza tritiului în volum, a cărui masă este de aproximativ 1 kilogram, costă aproximativ 30 de milioane de dolari.

Utilizare

Așadar, am aflat puțin mai multe despre tritiu - ce este și proprietățile sale. Dar de ce este nevoie? Să aflăm puțin mai jos. Potrivit unor rapoarte, necesarul comercial global de tritiu este de aproximativ 500 de grame pe an, iar alte 7 kilograme sunt destinate nevoilor militare.

Potrivit Institutului American pentru Energie și Cercetări de Mediu, din 1955 până în 1996, în Statele Unite au fost produse 2,2 chintale de hidrogen supergreu. Și în 2003, rezervele totale ale acestui element erau de aproximativ 18 kilograme. La ce sunt folosite?

În primul rând, tritiul este necesar pentru a menține capacitatea de luptă a armelor nucleare, pe care se știe că unele țări le dețin încă. În al doilea rând, energia termonucleară este indispensabilă fără ea. Tritiul este, de asemenea, folosit în unele cercetări științifice, de exemplu, în geologie, este folosit pentru datarea apelor naturale. Un alt scop este sursa de iluminare din spate a ceasului. În plus, în prezent sunt în curs de desfășurare experimente pentru a crea generatoare de radioizotopi de putere ultra-scăzută, de exemplu, pentru a alimenta senzori autonomi. Este de așteptat ca în acest caz durata lor de viață să fie de aproximativ 20 de ani. Costul unui astfel de generator va fi de aproximativ o mie de dolari.

Ca suveniruri originale, există și brelocuri cu o cantitate mică de tritiu în interior. Ele emit o strălucire și arată destul de exotic, mai ales dacă știi despre conținutul intern.

Pericol

Tritiul este radioactiv, ceea ce explică unele dintre proprietățile și utilizările sale. Timpul său de înjumătățire este de aproximativ 12 ani, producând heliu-3 cu emisia unui antineutrin și a unui electron. În timpul acestei reacții, se eliberează 18,59 kW de energie și particulele beta se propagă în aer. Poate părea ciudat pentru omul obișnuit că un izotop radioactiv este folosit, să zicem, pentru iluminarea ceasurilor, pentru că poate fi periculos, nu? De fapt, tritiul nu este o amenințare pentru sănătatea umană, deoarece particulele beta în procesul de degradare se răspândesc cu maximum 6 milimetri și nu pot depăși cele mai simple obstacole. Cu toate acestea, acest lucru nu înseamnă că lucrul cu acesta este absolut sigur - orice ingerare cu alimente, aer sau absorbție prin piele poate duce la probleme. Deși în cele mai multe cazuri este îndepărtat ușor și rapid, acest lucru nu este întotdeauna cazul. Deci, tritiu - ce este acesta în ceea ce privește pericolul de radiații?

Măsuri de protecție

În ciuda faptului că energia scăzută de degradare a tritiului nu permite radiației să se răspândească serios, astfel încât particulele beta nici măcar nu pot pătrunde în piele, nu trebuie să vă neglijați sănătatea. Când lucrați cu acest izotop, desigur, nu puteți folosi un costum de protecție împotriva radiațiilor, dar trebuie respectate regulile elementare, cum ar fi îmbrăcămintea închisă și mănușile chirurgicale. Deoarece tritiul reprezintă principalul pericol prin ingerare, este important să se oprească activitățile în care acest lucru devine posibil. Altfel, nu este nimic de care să vă faceți griji.

Dacă, totuși, pătrunde în cantități mari în țesuturile organismului, se poate dezvolta boala acută sau cronică de radiații, în funcție de durata, doza și regularitatea expunerii. În unele cazuri, această boală este vindecată cu succes, dar cu leziuni extinse, este posibil un rezultat fatal.

În orice corp normal există urme de tritiu, deși sunt absolut nesemnificative și cu greu afectează.Dar pentru iubitorii de ceasuri cu mâini luminoase, nivelul acestuia este de câteva ori mai mare, deși este încă considerat sigur.

Apa super grea

Tritiul, ca și hidrogenul obișnuit, poate forma noi substanțe. În special, este inclus în molecula așa-numitei ape supergrele (supergrele). Proprietățile acestei substanțe nu sunt prea diferite de H 2 O, care este familiar oricărei persoane. În ciuda faptului că apa cu tritiu poate participa și la metabolism, are o toxicitate destul de mare și este excretată într-o perioadă de zece zile, în timpul care tesuturi pot primi un grad destul de ridicat de iradiere. Și deși această substanță este mai puțin periculoasă în sine, este mai periculoasă datorită perioadei în care se află în organism.