Центрифугээр устөрөгчийн хүчил (H2O)-г d2O-оос ялгаж болох уу?

Танилцуулга

Хоёр устөрөгчийн атом болон нэг хүчилтөрөгчийн атом (H2O)-оос бүрдсэн нэгдэл болох ус нь Дэлхий дээрх амьдралд зайлшгүй шаардлагатай үндсэн бодис юм. Гэсэн хэдий ч олон бодисын нэгэн адил ус нь өөр өөр изотоп хэлбэрээр оршиж болно. Ийм нэг хэлбэр нь хүнд ус буюу дейтерийн исэл (D2O) бөгөөд энэ нь дейтерий хэмээх устөрөгчийн изотоп агуулдаг. H2O болон D2O хоёулаа ижил төстэй шинж чанартай байдаг ч эдгээр изотопуудыг салгах шаардлагатай нөхцөл байдал үүсдэг. Энэ нийтлэлд бид шинжлэх ухаан, үйлдвэрлэлийн янз бүрийн салбарт түгээмэл хэрэглэгддэг центрифуг ашиглан H2O-г D2O-оос салгах боломжтой эсэхийг судлах болно.

Изотопууд ба тэдгээрийн усан дахь ач холбогдол

Энэ сэдвийг гүнзгийрүүлэн судлахаасаа өмнө изотоп гэж юу болох, тэдгээрийн устай холбоотой байдлыг эхлээд ойлгоё. Изотопууд нь цөмдөө өөр өөр тооны нейтронтой ижил элементийн атомууд бөгөөд атомын массын хэлбэлзэлд хүргэдэг. Жишээлбэл, хамгийн түгээмэл хэлбэр болох устөрөгч нь ганц протонтой бөгөөд нейтронгүй байдаг бол дейтерий нь протоноос гадна нэг нейтрон агуулдаг. Өөр өөр изотопууд байгаагаас үүдэлтэй массын өөрчлөлт нь ус зэрэг бодисын физик болон химийн шинж чанарт нөлөөлж болно.

H2O болон D2O-ийн шинж чанарууд

Гадна талаас нь харахад ердийн ус (H2O) болон хүнд ус (D2O)-ийн хооронд мэдэгдэхүйц ялгаа бараг байдаггүй. Хоёулаа буцалгах цэг, нягтрал, хөлдөх цэг зэрэг ижил төстэй шинж чанартай тул уламжлалт аргаар хоёуланг нь ялгахад хэцүү болгодог. Гэсэн хэдий ч эрдэмтэд янз бүрийн хэрэглээнд зориулж тодорхой усны изотопуудыг ялгах тусгай арга техник боловсруулсан.

Изотопыг ялгахад центрифугийн үүрэг

Центрифугжилт гэдэг нь бодисыг нягтралын зөрүүгээр нь ялгаж салгах үйл явц юм. Энэ нь хольцыг өндөр хурдаар эргүүлж, илүү нягт хэсгүүдийг зах руу чиглүүлж, хөнгөн хэсгүүдийг төв рүү ойртуулахыг хэлнэ. Энэ зарчим нь олон лабораторийн болон үйлдвэрлэлийн ялгах үйл явцын үндэс суурь болдог.

Усны изотопыг ялгах центрифугжуулалт

Центрифугээр дамжуулан ялгах нь өргөн хэрэглэгддэг боловч усны изотопуудыг ялгахад бэрхшээлтэй байдаг. Бусад олон нэгдлээс ялгаатай нь H2O ба D2O-ийн массын ялгаа маш бага тул уламжлалт центрифугээр дамжуулан үр дүнтэй ялгахад хэцүү болгодог. Гэсэн хэдий ч төвөөс зугтах технологийн дэвшил нь изотопын ялгалт хийх боломжийг нээж өгсөн.

Центрифугийн усны изотопыг ялгах хамгийн сүүлийн үеийн хөгжил

Сүүлийн үеийн судалгаагаар дэвшилтэт центрифугийн техник ашиглан усны изотопуудыг ялгах шинэлэг аргуудыг судалсан. Ийм аргуудын нэг нь маш өндөр эргэлтийн хурдаар ажилладаг, асар их төвөөс зугтах хүчийг үүсгэдэг хэт центрифуг ашиглах явдал юм. Эдгээр хүч нь H2O ба D2O-ийн тунадасжилтын хурдад бага зэрэг ялгаа үүсгэж, салгах боломжийг олгодог.

Дүгнэлт

H2O болон D2O-г ялгах нь тэдгээрийн ижил төстэй физик шинж чанараас шалтгаалан томоохон бэрхшээл хэвээр байна. Уламжлалт центрифугийн техникүүд нь үр дүнтэй ялгахад хангалтгүй байж болох ч хэт центрифугийн технологийн сүүлийн үеийн дэвшил нь ирээдүйтэй боломжуудыг санал болгож байна. Энэ чиглэлээр цаашид судалгаа, хөгжүүлэлт хийснээр усны изотопыг үр ашигтай ялгахад нээлт хийж, цөмийн эрчим хүч, эм зүй, шинжлэх ухааны судалгаа зэрэг янз бүрийн салбарт тэдгээрийг тусгайлан ашиглах боломжтой болно.