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重水是什么,重水堆是什么

发布时间：2024-05-26 / 作者：问答网整理 / 阅读：120次

导读 / Read

重水是什么,重水堆是什么,重水的物性数据和分子结构数据,重水的性质与稳定性,重水的发现过程,重水的特性,重水的提炼方法,重水的健康问题,什么是重水堆,什么是CANDU型重水堆,小编在这里为大家一一汇编总结。

一、什么是重水

1、氘和氧组成的化合物

重水（Deuterium oxide）是由氘和氧组成的化合物，也称为氧化氘，分子式D2O，相对分子质量20.0275，比水（H2O）的相对分子质量18.0153高出约11%，因此叫做重水。

2、与普通水化学性质相似

由于氘与氢的性质差别极小，因此重水和普通水化学性质也很相似，重水的离子积常数为1.6*10-15。

3、与普通水的区别

在天然水中，重水的含量约占0.02%。重水电解速率比普通水要小，可以用电解法将其提取。重水与普通水沸点有一定差别，因此也可以用蒸馏法进行提纯。

二、重水的物性数据和分子结构数据

1、物性数据

（1）性状

无色、无味的液体，具有吸湿性，可与H2O任意混溶。

（2）密度

1.107（g/mL，25℃）

（3）熔点

3.813（oC）

（4）沸点

101.431（oC，常压）

（5）折射率

1.328

（6）闪点

101.4（oC）

2、分子结构数据

（1）摩尔折射率

3.67

（2）摩尔体积

18.0（cm3/mol）

（3）等张比容

52.6（90.2K）

（4）表面张力

72.2（dyne/cm）

（5）极化率

1.45（10-24cm3）

三、重水的性质与稳定性

1、正规储存不会分解

如果遵照规格使用和储存则不会分解。

2、避免与水接触

避免接触水分/潮湿。

3、与碱金属不相溶

水溶液与碱金属，碱土金属和许多有机无机的活性化学药品是不相溶的。25℃时的密度为1.1044kg/L，最大密度时的温度为11.2℃。pKa=14.955（25℃）。

四、重水的发现过程

1、1931年

美国H.C.尤里和F.G.布里克维德在液氢中发现氘。

2、1933年

美国G.N.路易斯和R.T.麦克唐南利用电解法得到0.5毫升重水，纯度为65.7%，再经电解，得0.1克接近纯的重水。

3、1934年

挪威利用廉价的水力发电，建立了世界上第一座重水生产工厂。

五、重水的特性

1、密度略大冰点略高

重水在外观上和普通水相似，只是密度略大，为1.1079g/cm3，冰点略高，为3.82℃，沸点为101.42℃。参与化学反应的速率比普通水缓慢、重水的一个分子是由两个重氢原子和一个氧原子组成，其分子式为D2O，相对分子质量是20。

2、减小中子的速率

重水主要用于核反应堆中作减速剂，它可以减小中子的速率，使之符合发生裂变过程的需要。重水也是研究化学和生理变化中使用过的材料。浓而纯的重水不能维持动植物的生命，其致死浓度为60%～80%。

3、对人体有害

重水虽然在尖端技术上是宝贵的资源，但对人却是有害的。人是不能饮用重水的，微生物、鱼类在纯重水或含重水较多（超过80%）的水中，只要数小时就会死亡。相反，含重水特别少的轻水，如雪水，却能刺激生物生长。

六、重水的提炼方法

1、半重水提炼

地球上的水约有3,200分之一是半重水（HDO）。半重水可以透过电解及蒸馏，或以化学方法从普通水中提炼出来。

2、化学方法

可以使用化学方法，是因为重氢及普通氢原子由于质量稍为不同，所以化学反应的速度有异。当水中的半重水到了相当的浓度，重水便会因为水分子之间交换氢原子而慢慢出现。

3、半重水提炼为重水

要从半重水再提炼纯正的重水亦可使用电解、蒸馏及化学方法。但是电解及蒸馏所需要的能量会非常巨大，因此一般这一步只会使用化学方法。

七、重水的健康问题

1、对人体有害

重水虽然在尖端技术上是宝贵的资源，但对人却是有害的．人是不能饮用重水的，微生物、鱼类在纯重水或含重水较多(超过80%)的水中，只要数小时就会死亡。

2、轻水可以刺激植物生长

相反，含重水特别少的轻水，如雪水，却能刺激生物生长。一般相信重水并不属于有毒物质，但是人体内的某些代谢需要轻水，所以如果只喝重水会生病。

3、减缓人体代谢

因为重水中的D比H多一个中子，D重量是H的两倍，导致其化学性质发生一定的改变以及物理性质的大幅改变。D的各种键比H强，而且更重的D的转移速率会比H慢很多，导致关于D的化学反应会发生减速，干扰生物体正常代谢。

4、抑制细胞有丝分裂

以老鼠做的实验发现重水能抑制细胞的有丝分裂，引起需要迅速代谢的身体组织变坏。实验中的老鼠连续数天只喝重水后，体内约一半的体液变成重水；这时症状开始出现，需要快速细胞分裂的组织，如发根及胃膜最先出现毛病。本来快速增长的癌细胞生长速度亦出现减慢。

八、什么是重水堆

1、以重水堆为热源的核电站

重水堆是以重水作慢化剂的反应堆，可以直接利用天然铀作为核燃料。重水堆可用轻水或重水作冷却剂，重水堆分压力壳式和压力管式两类。

2、发展较早的核电站

重水堆核电站是发展较早的核电站，有各种类别，但已实现工业规模推广的只有加拿大发展起来的坎杜型（CANDU型）压力管式重水堆核电站。

3、商用重水堆

目前已实现将回收铀燃料全堆装入商用重水堆上应用。

九、什么是CANDU型重水堆

1、特点

CANDU型堆的特点是堆心使用压力管(代替压水堆的压力容器)，用重水作为慢化剂和冷却剂,以天然铀作燃料，采用不停堆更换燃料。

2、反应堆本体

为一水平放置的筒形容器（称排管容器），里面盛低温低压的重水慢化剂。容器内贯穿有许多根水平管道（压力管），其中装有燃料棒束和作为冷却剂的高温、高压重水。

3、冷却循环

蒸汽发生器和主回路水泵安装在反应堆的两端，以便使冷却剂自反应堆的一端流入反应堆堆心的一半燃料管道，另一端则以相反的方向流入另一半燃料管道。冷却剂系统设有一个稳压器，以维持主回路的压力，使重水不致沸腾。

4、燃料棒

重水堆的燃料是天然的二氧化铀压制、烧结而成的圆柱形心块。若干个心块装入一根锆合金包壳管内，两端密封形成一根燃料元件。再将若干根燃料元件焊到两个端部支撑板上，形成柱形燃料棒束。元件棒间用定位隔块使其隔开。

5、燃料更换

在反应堆的两端各设一台遥控操作的换料机。当某根压力管内的燃料需要更换时，一台换料机处于装料位置，另一台则处于卸料位置。处于装料位置的换料机内装有新的燃料棒束,由逆冷却剂流向推入,堆内相对应压力管道内的乏燃料棒束即被推入另一端处于卸料位置的换料机内。

6、控制

CANDU型重水堆的反应性控制是由下列装置实现。它们从顶部垂直穿过反应堆容器。

（1）调节棒

由强中子吸收体构成，用于均衡反应堆中心区的功率分布，使反应堆的总功率输出最佳。

（2）增益棒

由高浓铀代替强中子吸收体，用来补偿氙中毒所引起的反应性下降。

（3）区域控制棒

由一些可充轻水的圆柱形隔套组成。

（4）停堆系统

由两组停堆系统组成。一组停堆系统是由能快速插入反应堆堆心的强中子吸收棒组成；另一组停堆系统是将吸收中子的溶液注入慢化剂或注入堆心的一些管中，也可以把慢化剂排空。

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