[科普中國]-超重水

氫有兩種重要的同位素氘和氚,俗稱重氫和超重氫，它們分別與氧結(jié)合而成的水叫重水和超重水。1

超重水（Tritium oxide），是一種無機(jī)化合物，由兩個氚和一個氧組成，故又稱一氧化二氚，其化學(xué)式為T2O或3H2O。氚是氫的放射性同位素，氚原子核由一個質(zhì)子和兩個中子組成，半衰期約12年，水在地球上的總重大約是一百三十六億億噸，超重水在天然水中極其稀少，其比例不到十億分之一。若要制取1公斤的重水需要超過100萬噸的天然水和大量的電能，因此超重水成本比黃金高上百倍，比重水提取成本高上萬倍。

超重水不應(yīng)該和重水混淆，差別于超重水是T2O或3H2O；而重水是D2O或2H2O。

天然水是下例成分的分子不同形態(tài)的混合物:H216O、H217O、H218O、HD16O、HD17O、HD18O、D216O、D217O、D218O。符合化學(xué)方式D216O、D217O、D218O的水稱為重水。而在其組成中含有氚者稱為超重水T2O。

重水與超重水氫有兩種重要的同位素氘和氚,俗稱重氫和超重氫，它們分別與氧結(jié)合而成的水叫重水(D2O)和超重水(T2O)。1

重水在自然界含量稀少，而自然界卻幾乎不含超重水，超重水不能從自然界獲得。

兩者在原子能的利用上都具用重要作用。

超重水的制備自然界中幾乎沒有超重水的蹤跡，無法從普通水中獲取，只能用人工方法制造?，F(xiàn)在制造重水的一般方法是把鋰的同位素放在反應(yīng)堆中，在中子的作用下，使鋰的原子核發(fā)生轉(zhuǎn)變，生成超重氫、氫化鋰和氘化鋰等，再用復(fù)雜的化學(xué)方法把超重氫分離出來，和氧化合生成超重水。3

生產(chǎn)超重水的速度異常緩慢。按目前生產(chǎn)水平,一座巨型工廠工作兩年,僅能生產(chǎn)出幾公斤重水。而且生產(chǎn)一公斤超重氫就要耗去將近十噸的原子燃料，所以超重水的價格是重水的幾千倍。3

超重水的應(yīng)用因為超重水有放射性,因而可以在生物或化學(xué)的研究過程中作為“示蹤原子”。例如,要了解病人體內(nèi)水分循環(huán)情況時,可讓病人喝一點(diǎn)含微量重水的茶水，半小時后,就會發(fā)現(xiàn)尿有放射性,一直到十四天以后才消失。說明水在人體里停圖的時間是十四天。如果要了解化學(xué)反應(yīng)中水的來龍去脈,也可以加上微量的重水,就會清楚地告訴人們,水在化學(xué)反應(yīng)過程中的行蹤。3

由于超重水會衰變，其半衰期約12年，因此，它還可以用來判斷各種水基液體的年齡，如葡萄酒。

超重水也可以用來測量水在一個人的身體的總體積。超重水分配本身到所有身體腔室相對較快。尿液中超重水濃度和體內(nèi)的濃度相近。因此，已知原來超重水的攝入和濃度，可以計算出水在人體內(nèi)的總體積。

重水和超重水又可以當(dāng)作氫彈的“炸藥”。因為重氫和超重氫可以在幾千萬度的高溫下發(fā)生聚合反應(yīng),同時放出比原子彈還大得多的能量。氫彈比原子彈的威力大得多就是這個原因。3

重水和超重水蘊(yùn)藏的能量,可以說在世界上是無與倫比的。據(jù)理論上的計算,一克重氫全部發(fā)生聚合反應(yīng),可以放出相當(dāng)于十萬千瓦小時的能量。如果把一噸海水中所含的重水全部提煉出來,并使其中的重氫都發(fā)生聚合反應(yīng),那么,產(chǎn)生的能量就相當(dāng)于一座15萬千瓦的發(fā)電廠一晝夜所發(fā)出的電力。3

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

包申旭 - 教授 - 武漢理工大學(xué)