Ağır Su Nedir? Nerelerde Kullanılır?

su3

Geçmişten itibaren bakıldığında dünya üzerinde yerleşimleri ve yaşam biçimlerini etkileyen en temel faktörlerden birisi olan su, canlılar için yaşamın kaynağı konumunda yer alır. Dünyada meydana gelen su döngüsü de, suyun devamlılığını sağlayarak yaşamın da devam etmesini sağlar.

Yaşamın kaynaklarından birisi olan su molekülünün kimyasal yapısı incelendiğinde, su molekülünün 2 Hidrojen ve 1 Oksijen atomundan oluştuğu görülür. Su molekülünün elektroliz edilme üzerine birçok araştırmalar yapılırken ise ağır su kavramı ortaya çıkmıştır. Bu kavram, elektroliz çalışmaları üzerine 1932 senesinde Hugh Toylar adlı bir bilim adamı tarafından bulunmuştur.

Su molekülünü meydana getiren Oksijen 16 atom ağırlığa sahipken, Hidrojenin atom ağırlığı ise 1’dir. Böylece iki hidrojen ile bir Oksijen bir araya gelerek yaşamın kaynaklarından biri olan su molekülünü oluşturur. Bu birleşimde Oksijen ve Hidrojen elementlerinin izotopları devreye girdiğinde ise su molekülünün yapısı değişir. Kimyasal açıdan bakıldığında D2O olarak gösterilen su, Hidrojen elementinin izotopuna ve de yoğunluk bakımından oldukça yüksek değere sahiptir.

Kimyasal yapısı,  gösteriminin bu şekilde olduğu ve  suyun elektrolizi sırasında fark edilen ağır suyun kullanımı yerine bakıldığında ise, bu molekül özellikle nüfusa ve sanayileşme faktörlerine bağlı olarak sürekli ihtiyaç duyulan enerji alanında kullanılır. Bu enerji türlerinden ise, dünya genelinde sayıları özellikle son yıllarda oldukça fazla artan nükleer enerji adı santrallerinde ağır su kullanılır. Bu tür santrallerde nükleer reaktörler bulunur. Yakıt ise, nükleer reaktörlerin çekirdek kısmında bulunur. Ağır suyun bu tür santrallerdeki fonksiyonu ise bu kısımdadır. Çünkü ağır su, buradaki yakıtın işlenmesinde oldukça kritik ve önemli bir göreve sahiptir.

suAğır su diye tabir edilen ağır su kavramı, suyun farklı molekül yapısından oluşmuş bir moleküldür. Su molekülünün yapısında bulunan Hidrojenin, Döteryum Trityum adı verilen izotopları ile bir diğer element olan Oksijen elementinde bulunan ve O18 adı verilen izotoplarının birleşmesiyle oluşan farklı bir moleküldür. Ki Oksijende bulunan O18 çok ağır bir izotoptur. Kimya literatüründe ağır su diye ifade edilen molekülünün gerçek adı ise Döteryum Oksit diye isimlendirilir. Ağır su molekülü, laboratuar ortamında elde edilebilmektedir. Aynı zamanda suyun farklı molekül yapısıyla oluşan ağır suya, istisna olarak doğada eser miktarda da olsa rastlanabilmektedir. Doğada eser miktarda rastlanılan ağır su molekülüne, yer altı sularında çok az da olsa rastlanmaktadır. Yer altı sularının haricinde tatlı su gölleri ve tuzlu deniz sularında da ağır suya rastlanabilmektedir. Tabi bu rastlanmalar oldukça az miktarlarda kendini gösterir. Ağır su molekülü, oldukça zehirli bir madde özelliğini taşımakta bu nedenle de deniz ve göllerde canlıların yaşamını yitirmesine neden olur.

Kullanımı nükleer santraller olan zehirli yapıdaki ağır su, buralarda normal suyun yerine kullanılır. Bunun temel nedeni ise, ağır suyun nötron yavaşlatma gücünün normal molekül yapısındaki suya göre çok daha yüksek olması gösterilmektedir. Nükleer enerji santrallerinin yakıt maddesi konumunda yer alan ve oldukça da önemli bir madde olan Uranyumun çok verimli bir şekilde kullanılmasını ağır su molekülü sağlamaktadır. Bu iş için ağır su oldukça ideal bir moleküldür. Bunun nedeni olarak ise ağır su molekülünün sahip olduğu soğurma özelliğinin çok düşük seviyelerde olması gösterilir.

Bunun dışında ağır su, insanlık tarihinde çok büyük acılara neden olan 2.Dünya Savaşında  Nazi Almanya tarafından atom bombası yapma çalışmalarında da kullanılmıştır. Ağır su maddesi günümüzde ise, Nükleer elektrik santrallerde Uranyumun işlenmesinde oldukça değerli bir madde olarak kullanılmaktadır.

Yazar: Erdoğan Gül