Что такое тяжелая вода
Подземные пресные питьевые воды, в силу ограниченных запасов и низкого содержания в них дейтерия содержания D ниже, чем в океанической воде , для производства тяжелой воды не используются. Дополнительный нейтрон утяжеляет молекулу D2O по сравнению с водной H2O. Тяжеловодные реакторы под давлением эксплуатируются по всему миру, большая их часть в Индии или Канаде.
То есть кипячение не освобождает воду от химического и радиоактивного загрязнения, но достаточно успешно справляется с бактериями. Что касается многократного кипячения и дейтерия, то опасения напрасны. Дейтерий — тяжелый изотоп водорода. В питьевой воде дейтерия ничтожно мало — порядка атомов на 1 млн атомов водорода. Дейтериевая вода, также известная как тяжелая вода, используется в атомной промышленности в качестве замедлителя быстрых нейтронов и теплоносителя.
Выделяют дейтерий несколькими способами: с помощью электролиза, ректификации жидкого водорода или водородосодержащих соединений. В производстве тяжелой воды задействованы целые заводы, которые, чтобы получить большую концентрацию дейтерия, в определенных условиях выпаривают сотни тонн воды. Для получения токсичной тяжелой воды нужно сконцентрировать дейтерий в несколько тысяч раз.
Получить ее значимое количество в результате простого многократного кипячения чайника невозможно. Кстати, в ходе экспериментов на простейших микроорганизмах и на животных была обнаружена оптимальная концентрация дейтерия в воде для жизненных процессов. Она в два-три раза ниже, чем в природной воде.
В связи с этим в России и за рубежом наладили производство легкоизотопной воды — частично освобожденной от дейтерия и тяжелых изотопов кислорода. Такая вода используется в качестве питьевой, а также в косметологии.
Если вам не дает покоя какой-нибудь вопрос, касающийся атомной промышленности, найти ответ на который нельзя ни в книгах, ни в инструкциях, ни где-либо еще, присылайте письма с пометкой «В.
Тяжелую воду D 2 O получают из обычной природной воды, концентрация дейтерия в которой мала, различными способами ее концентрирования. Промышленные методы получения тяжелой воды - многоступенчатый электролиз воды, дистилляция воды и водорода, ректификация водорода с последующим сожжением его в кислороде, многоступенчатый изотопный обмен обычной воды с водородсодержащими жидкостями и газами аммиаком, водородом и др.
Перевод с английского. Под ред. Зельвенского Я. При всех способах производства тяжелой воды технологический принцип производства основан на использовании на любой стадии производственного цикла продукта, полученного на предыдущей ступени обогащения. В качестве исходного сырья для производства тяжелой воды иногда используется океаническая вода, как имеющая неограниченный объем запасов и как из всех природных вод имеющая наиболее тяжелый изотопный состав водорода.
Отрицательным моментом при использовании океанической воды в качестве сырья является ее высокая соленость, что делает необходимым предварительное проведение ее дистилляции, низкая концентрация дейтерия, что требует переработки большого количества воды, сложность и большая стоимость доставки океанической воды к перерабатывающим предприятиям. Подземные пресные питьевые воды, в силу ограниченных запасов и низкого содержания в них дейтерия содержания D ниже, чем в океанической воде , для производства тяжелой воды не используются.
Подземные соленые пластовые воды, в том числе воды нефтяных и газовых месторождений, в силу их загрязненности минеральными и органическими соединениями, низкого содержания в них дейтерия содержания D здесь также ниже, чем в океанической воде , сложности их извлечения и переработки, ограниченности запасов, а также по причине снижения пластового давления при их добыче, что негативно влияет на эффективность разработки нефтегазовых месторождений, для производства тяжелой воды также не используются.
Общим недостатком известных способов производства тяжелой воды являются высокая энергоемкость производства, зависимость от сопутствующих производств, необходимость использования большого количества драгоценных металлов, а именно платины, применяемой в качестве катализатора, необходимость в переработке большого количества исходного дефицитного сырья, значительные капитальные и эксплуатационные расходы и, как следствие, высокая стоимость получаемого продукта.
Так, для получения 1 кг тяжелой воды на сырье и технологическое обеспечение производства используется до 50 т обычной воды при необходимости неоднократного ее испарения и конденсации. Задачей настоящего изобретения является получение воды с высоким содержанием дейтерия, превышающим содержание дейтерия в океанической воде, из вод, ранее для этих целей не использовавшихся, а именно из подземных вод, попутно извлекаемых при разработке и эксплуатации месторождений газов и углеводородов.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в получении тяжелой воды без специального ее обогащения непосредственно при добыче воды, в способе ее добычи, при котором происходит увеличение концентрации дейтерия в добываемом продукте в процессе его извлечения.
Для достижения указанного технического результата в качестве материала для получения тяжелой воды используется не пластовая подошвенная вода, расположенная в водоносном горизонте ниже газо-водяного и газонефтяного контакта, а подземная конденсационная и подземная остаточная вода месторождений газов и углеводородов, находящиеся выше этой границы.
Добыча конденсационной и остаточной воды производится совместно с извлечением водородсодержащих газов месторождений. При таком месте и таком способе отбора подземных вод получаемая из продукции скважин конденсационная и остаточная вода обогащаются дейтерием как в пластовых условиях, так и в процессе поступления воды по колоннам скважин и транспортным коммуникациям. При этом подземные остаточные и конденсационные воды в процессе их извлечения в значительной степени обедняются солями и, в отличие от океанической воды, не требуют дистилляции.
Обогащение конденсационных и остаточных вод газовых залежей дейтерием при нахождении вод в пластовых условиях и в процессе их извлечения происходит в результате реакций изотопного обмена между парами воды и капельной конденсационной водой с водородсодержащими газами и жидкостями нефтяных и газовых залежей.
В подземных условиях реакциям изотопного обмена способствуют высокое пластовое давление, снижающее испарение пластовых вод, и повышенное давление насыщенного пара водородсодержащих газов, по сравнению с давлением насыщенного пара паров воды в газовой шапке залежей, а также высокая степень изотопного фракционирования и изотопного равновесия между парами воды и водородсодержащими газами и жидкостями залежей, за счет длительного времени их совместного нахождения.
Указанные свойства воды и газов и условия их нахождения приводят к снижению массы паров воды в газовых залежах относительно массы водородсодержащих газов залежей, в результате чего находящаяся в паровой фазе вода газовых залежей приходит в изотопное равновесие с преобладающими по массе водородсодержащими газами залежи.
При поступлении газа и паров воды по стволу скважин и транспортным коммуникациям пары воды конденсируются, и реакции изотопного обмена, указанные для пластовых условий, происходят между водородсодержащими газами и водой в жидкой фазе. При этом при снижении температуры газо-водяной смеси, по мере ее продвижения от забоя к устью скважины и в транспортных путях, степень обогащения воды дейтерием увеличивается, так как коэффициенты изотопного фракционирования для указанных реакций при низких температурах повышаются.
Баланс вещества газо-водяной смеси в процессе ее транспортировки остается прежним, так как в колонну скважин и транспортные коммуникации поступает только конденсационная и остаточная вода из газовой залежи. В отличие от конденсационных и остаточных вод газовых залежей, изотопный состав водорода вод, расположенных ниже газо-водяного и газонефтяного контактов пластовых подошвенных вод , растворенными в них газами уравновешен быть не может, в силу многократного преобладания массы подошвенной воды над массой растворенных в ней газов.
Изотопный состав водорода пластовых подошвенных вод в любой геологической ситуации остается обедненным дейтерием и соответствует изначальному природному фону. В отсутствие в газовых залежах водородсодержащих газов и жидкостей реакции изотопного обмена по водороду могут проходить только между парами воды и жидкой ее фазой.
В такой системе пары воды конденсационная вода газовых залежей , в отличие от случая с присутствием водородсодержащих газов и жидкостей, дейтерием, напротив, обедняются. Таким образом, обогащение природных вод дейтерием может произойти только в пластовых условиях и именно в насыщенной газом части водоносного горизонта.
Обязательным условием обогащения конденсационных и остаточных вод дейтерием является присутствие в газовых залежах водородсодержащих жидкостей или газов. Отбиралась пластовая подошвенная вода продуктивного горизонта газоконденсатного месторождения, в составе газовой залежи которого присутствуют меркаптаны, водородсодержащие газы и конденсационная и остаточная вода из газовой залежи этого месторождения, попутно извлекаемая с газами.
Вода отбиралась на сепараторах, после полного разделения фракций воды, водородсодержащих газов и жидкостей. В химии и биологии тяжелую воду применяют как изотопный индикатор, а в физике элементарных частиц - как детектор нейтрино.
Тяжелая вода влияет на различные биологические процессы, например, замедляет рост бактерий, грибов, водорослей, высших растений и животных тканей. Тяжелая вода - это вода с высокой концентрацией ихотопов кислорода или водорода.
В тяжелой воде очень многие химические реакции значительно замедляются либо совсем прекращаются. Такая вода препятствует развитию бактерий, грибов, водорослей. Получают ее в несколько этапов каскадного электролиза, чем выше этап тем больше концентрация тяжелой воды. Теперь Кью работает в режиме чтения Мы сохранили весь контент, но добавить что-то новое уже нельзя.
Что такое тяжелая вода , как производится и что с ней можно сделать? Hagall Serpent.
