Dacă vei întreba oamenii de pe stradă ce este apa, mai mult ca sigur că nu vei primi un răspuns prea clar. Dar câte „feluri” de apă avem? Iată o altă întrebare la care vom primi răspunsuri diferite: plată, carbogazoasă, distilată, oxigenată, demineralizată etc.
Noi vom încerca să prezentăm pe scurt alte trei feluri de apă: apa grea, apa uşoară şi apa tritiată. O moleculă de apă este din punct de vedere chimic formată dintr-o legătură covalentă între doi atomi de hidrogen şi un atom de oxigen. Din punct de vedere fizico-chimic, fiecare izotop al hidrogenului creează o moleculă diferită de apă şi pentru a înţelege mai bine vă propunem o scurtă incursiune în geneza celor trei forme de apă.
Apa grea
Cu formula sa D2O, este mai „grea”cu 100 Kg/m3 decât apa obişnuită şi îngheaţă la aproape 4C. Deuteriul (D) este al doilea izotop al hidrogenului şi a fost descoperit în anul 1931 de chimistul american Harold Clayton Urey.
Când vine vorba de apa grea, aproape toată lumea va spune, că ştie sau a auzit despre filmul „Un comando pentru apa grea”. Într-adevăr, la Norsk Hydro, în Norvegia, s-a realizat pentru prima dată o producţie de apă grea, de 1,5 tone/an. Apoi, în timpul războiului au fost dezvoltate cercetări militare în vederea construirii bombelor nucleare. Mai întâi de către Germania nazistă (Otto Hahn şi Fritz Strassmann descoperiseră caracterul fisionabil al uraniului), prin proiectul „Uranverein”, ce îngloba dezvoltarea unui reactor nuclear, separarea izotopică a uraniului şi producerea de apă grea
Apo de către Statele Unite ale Americii, prin marele proiect Manhattan (ca o comparaţie proiectul Manhattan era la acea dată mai mare, ca personal şi cheltuieli, decât întreaga industrie auto a Statelor Unite). Rezultatul a fost Hiroshima şi Nagasaki, urmate de o întreagă cursă a dezvoltării armelor nucleare (cu fisiune sau/şi fuziune).
De ce este necesară apa grea în reacţia de fisiune? Când un material fisionabil este lovit de un neutron, nucleul acestuia se va destructura în mai multe părţi şi va elibera o anumită cantitate de energie. O parte din particulele rezultate vor fi neutroni, şi aceştia vor lovi la rândul lor alţi atomi, producând o reacţie în lanţ.
Caracterul fisionabil al unui material este dat de capacitatea acestuia de a produce suficienţi neutroni capabili să întreţină o reacţie în lanţ. Uraniul 235 (U235) este prezent în mod natural într-un procent de 0,7204%, concentraţie prea mică pentru a întreţine o reacţie nucleară fără a folosi un moderator. Moderatorul este materialul ce are proprietatea de a încetini neutronii rapizi (U235 reacţionând cu „ajutorul” neutronilor încetiniţi) fără să-i absoarbă. În cazul uraniului natural, apa grea este cel mai bun moderator.
În anul 1944, un grup de fizicieni din Montreal au început cercetările privind realizarea unui reactor de 10 MW în care să se întreţină reacţia de fisiune a uraniului, moderată cu ajutorul apei grele şi astfel s-a contruit cea mai mare fabrică de apă grea din lume, cea de la Bruce Heavy Water Plant din Ontario, Canada. La ora actuală, producători de apă grea sunt Canada, Argentina, India, Norvegia şi România.
Cercetările privind fabricarea apei grele, în România, au fost începute la Cluj prin anul 1958 şi continuate începând cu anul 1970 la Rm. Vâlcea. După ani de cercetare, pe 9 august 1976, la „Uzina G” Rm. Valcea, actualul Institut Naţional de Cercetare pentru Tehnologii Criogenice şi Izotopice – ICSI Rm.Vâlcea, s-a produs prima cantitate de apă grea cu o concentraţie de 99,8%.
Ulterior, în anul 1980 a fost finalizată construcţia Uzinei de apă grea de la Drobeta-Turnu Severin, proiectul de execuţie fiind realizat pe baza datelor tehnologice obţinute la „Uzina G” Rm. Valcea. Uzina de apă grea funcţionează şi astăzi sub denumirea de ROMAG PROD şi produce apă grea cu concentraţia de uz nuclear de minim 99,78% prin procedeul de schimb izotopic între apă şi hidrogen sulfurat, urmat de distilare sub vacuum.
Apa grea se obţine din apa de Dunăre, care ca orice apă continentală de suprafaţă, conţine în mod natural o cantitate de 0,0143% . Pornind de la acest conţinut natural, apa se concentrează în deuteriu până la conţinutul necesar reactoarelor nucleare de tip CANDU aflate pe platforma Centralei Nuclear Electrice de la Cernavoda.
