轻水，花千骨和清水谁美（轻水反应堆）

重水，轻水，普通水有什么区别？

重水是由氘和氧组成的化合物。其分子式为D2O，相对分子量为20.0275，比水的18.0153高出约11%，故称重水。普通水分子H2O，纯净水，用作反应堆冷却剂和中子慢化剂，称为轻水。普通的水含有杂质，分子式没有区别。

轻水和重水分别是什么？

轻水是普通水；重水也被称为氧化氘或氘水，其化学式为D2O。重水的主要特性：除了密度略高，为1.1079 g/cm3，冰点略高，为3.82，沸点为101.42外，其他外观与普通水相似。参与化学反应的速率比普通水慢。一个重水分子由两个重氢原子和一个氧原子组成。其分子式为D2O，相对分子量为20。重水在核反应堆中主要用作慢化剂，可以降低中子速度，使之满足裂变过程的需要。水也是一种用于研究化学和生理变化的材料。而纯重水无法维持动植物的生命，其致死浓度为60% ~ 80%。重水生产重水和普通水一样，是由氢和氧化作用组成的液态化合物。但是，重水分子的氢原子与普通水分子的氢原子不同。我们知道氢有三种同位素。一类是罗，只含一个质子。它可以和一个氧原子结合形成普通的水分子。另一种是氘重氢——。它包含一个质子和一个中子。它可以和一个氧原子结合形成重水分子。还有一种超重氢——氚。它包含两个中子和一个质子。重水的外观和普通水差不多。它是无色、无嗅、无味的液体。它的密度比普通水高，熔点和沸点也比普通水高。由于其分子量大，移动速度慢，所以在山区尤其是南极的冰雪中，重水含量微乎其微，水(过氧化氢)的密度最小，是地球上最轻的水。重水在自然界中很少分布，它在普通水中含有约0.015%的重水。因其含量低，制备难度大，所以价格较高。重水虽然是尖端科技中的宝贵资源，但对人类是有害的。人不能喝重水。微生物和鱼在纯重水或含更多重水(80%以上)的水中会在短短几个小时内死亡。相反，重水少的轻水，比如雪水，可以刺激生物生长。

什么是轻水？重水？重油？

轻水反应堆(LWR)是以水和汽水混合物作为冷却剂和慢化剂的反应堆。轻水堆按反应堆携带核裂变热能的方式可分为压水堆和沸水堆，是目前世界上大多数核电站采用的两种堆型。据统计，1992年运行的413座核电站中，轻水反应堆核电站约占64.15%，装机容量约占80%。此外，在建和订购的轻水反应堆核电站将占80%，装机容量将占90%。轻水反应堆是和平利用核能的一种方式。以轻水为慢化剂和冷却剂的核反应堆称为轻水反应堆，包括沸水堆和压水堆。轻水，即普通水，广泛用作反应堆的慢化剂和冷却剂。与重水相比，轻水的优势是成本低，减速效率也很高。沸水反应堆的特点是将水蒸气直接送至涡轮，无需热交换器，从而防止热效率低。压水堆利用高压抑制沸腾，一般在轻水中加入100到160个大气压，使热交换器将一次冷却系统(取出堆芯产生的热量)与二次冷却系统(送入汽轮机的蒸汽)完全隔离。使用重水，即氧化氘(D2O)作为慢化剂的核反应堆被称为重水反应堆，或简称重水反应堆。现在，几乎所有的反应堆都使用热中子。因此，慢化剂是反应堆不可或缺的一部分。如果慢化剂与中子碰撞，减少中子数量，就失去了意义。因此，重水是一种优良的慢化剂，是与石墨并列的最常用的慢化剂。重水看起来和普通水很像。它是无嗅无味的液体。它们的化学性质是一样的，但有些物理性质是不同的。普通水的密度是1g/cm3，而重水的密度是1.056g/cm3。普通水的沸点是100，重水的沸点是101.42。普通水的冰点是0，重水的冰点是3.8。此外，普通的水可以滋养生命，培育万物，而重水则不能萌发种子。如果人和动物喝了大量的水，也会导致死亡。但是，重水的特殊价值体现在原子能技术的应用上。为了制造威力强大的核武器，需要重水作为原子裂变反应的减速剂、中子减速剂和制造重氢的材料。普通水的含量约为0.02%(质量分数)。重水和普通水一样，是由氢和氧化作用组成的液态化合物。但是，重水分子的氢原子与普通水分子的氢原子不同。我们知道氢有三种同位素。一类是罗，只含一个质子。它可以和一个氧原子结合形成普通的水分子。另一个是氘——-氘。它包含一个质子和一个中子。它可以和一个氧原子结合形成重水分子。还有超重氢3354-氚。它包含两个中子和一个质子。重水可以用各种方法生产。第一种方法是电解，因为重水不能电解，所以可以和普通水分离。另一个简单的方法是通过反复蒸馏，利用重水比普通水沸点高的特点。后来，一些其他更好的方法被开发出来。然而，只有两种方法被证明具有商业意义：水——硫化氢交换法(GS法)和氨——氢交换法。GS法是一种基于水和硫化氢在一系列塔中交换氢和氘的方法(通过顶部冷却和底部加热操作)。在这个过程中，水流向塔底，而硫化氢气体从塔底循环到塔顶。一系列多孔板用于促进硫化氢气体和水的混合。低温时，氘迁移到水中，高温时，氘迁移到硫化氢中。富含氘的硫化氢气体或水从第一级塔的热段和冷段的连接处排出，该过程在下一级塔中重复。最后阶段的产品(氘浓缩至30%的水)被送至蒸馏装置，以制备反应堆级重水

75％的氧化氘）。 氨——氢交换法可以在催化剂存在下通过同液态氨的接触从合成气中提取氘。合成气被送进交换塔，而后送至氨转换器。在交换塔内气体从塔底向塔顶流动，而液氨从塔顶向塔底流动。氘从合成气的氢中洗涤下来并在液氨中浓集。液氨然后流入塔底部的氨裂化器，而气体流入塔顶部的氨转换器。在以后的各级中得到进一步浓缩，最后通过蒸馏生产出反应堆级重水。合成气进料可由氨厂提供，而这个氨厂也可以结合氨——氢交换法重水厂一起建造。氨——氢交换法也可以用普通水作为氘的供料源。 利用GS法或氨——氢交换法生产重水的工厂所用的许多关键设备项目是与化学工业和石油工业的若干生产工序所用设备相同的。对于利用GS法的小厂来说尤其如此。然而，这种设备项目很少有“现货”供应。GS法和氨——氢交换法要求在高压下处理大量易燃、有腐蚀性和有毒的流体。因此，在制定使用这些方法的工厂和设备所用的设计和运行标准时，要求认真注意材料的选择和材料的规格，以保证在长期服务中有高度的安全性和可靠性。规模的选择主要取决于经济性和需要。因而，大多数设备项目将按照用户的要求制造。 最后，应该指出，对GS法和氨——氢交换法而言，那些单独地看并非专门设计或制造用于重水生产的设备项目可以组装成专门设计或制造用于生产重水的系统。氨——氢交换法所用的催化剂生产系统和在上述两方法中将重水最终加浓至反应堆级所用的水蒸馏系统就是此类系统的实例。 重水堆按其结构型式可分为压力壳式和压力管式两种。压力壳式的冷却剂只用重水，它的内部结构材料比压力管式少，但中子经济性好，生成新燃料钚－239的净产量比较高。这种堆一般用天然铀作燃料，结构类似压水堆，但因栅格节距大，压力壳比同样功率的压水堆要大得多，因此单堆功率最大只能做到30万千瓦。 因为管式重水堆的冷却剂不受限制，可用重水、轻水、气体或有机化合物。它的尺寸也不受限制，虽然压力管带来了伴生吸收中子损失，但由于堆芯大，可使中子的泄漏损失减小。此外，这种堆便于实行不停堆装卸和连续换料，可省去补偿燃耗的控制棒。 压力管式重水堆主要包括重水慢化、重水冷却和重水慢化、沸腾轻水冷却两种反应堆。这两种堆的结构大致相同。 (1) 重水慢化，重水冷却堆核电站 这种反应堆的反应堆容器不承受压力。重水慢化剂充满反应堆容器，有许多容器管贯穿反应堆容器，并与其成为一体。在容器管中，放有锆合金制的压力管。用天然二氧化铀制成的芯块，被装到燃料棒的锆合金包壳管中，然后再组成短棒束型燃料元件。棒束元件就放在压力管中，它借助支承垫可在水平的压力管中来回滑动。在反应堆的两端，各设置有一座遥控定位的装卸料机，可在反应堆运行期间连续地装卸燃料元件。 这种核电站的发电原理是：既作慢化剂又作冷却剂的重水，在压力管中流动，冷却燃料。像压水堆那样，为了不使重水沸腾，必须保持在高压（约90大气压）状态下。这样，流过压力管的高温（约300℃）高压的重水，把裂变产生的热量带出堆芯，在蒸汽发生器内传给二回路的轻水，以产生蒸汽，带动汽轮发电机组发电。 （2）重水慢化、沸腾轻水冷却堆核电站 这种堆是英国在坝杜堆（重水慢化、重水冷却堆）的基础上发展起来的。加拿大所设计的重水慢化重水冷却反应堆的容器和压力管都是水平布置的。而重水慢化沸腾轻水冷却反应堆都是垂直布置的。它的燃料管道内流动的轻水冷却剂，在堆芯内上升的过程中，引起沸腾，所产生的蒸汽直接送进汽轮机，并带动发电机。 因为轻水比重水吸收中子多，堆芯用天然铀作燃料就很难维持稳定的核反应，所以，大多数设计都在燃料中加入了低浓度的铀－235或钚－239。 重水堆的突出优点是能最有效地利用天然铀。由于重水慢化性能好，吸收中子少，这不仅可直接用天然铀作燃料，而且燃料烧得比较透。重水堆比轻水堆消耗天然铀的量要少，如果采用低浓度铀，可节省天然铀38%。在各种热中子堆中，重水堆需要的天然铀量最小。此外，重水堆对燃料的适应性强，能很容易地改用另一种核燃料。它的主要缺点是，体积比轻水堆大。建造费用高，重水昂贵，发电成本也比较高。所谓重油，就是非常规石油的统称，包括重质油、高黏油、油砂、天然沥青和油母页岩等。 有关统计资料表明，世界上重油的地质储量大约为1万多亿吨。重油、常规原油和天然气地质储量比例分别为53%、25%和22%。重油的地质储量相当于常规油气储量之和。 我国重油资源比较丰富，陆上重油、沥青资源约占石油资源总量的20%以上，预测资源量为198亿吨。 经过50多年的勘探，我国先后在全国12个盆地发现70多个重油油田。近几年，又分别在吐哈盆地和塔里木盆地发现深层重油资源。到2005年年底，我国已探明重油地质储量20.6亿吨。重油已成为中国原油产量的重要组成部分。 当前，国际石油界在重油勘探、开发、炼制与综合利用以及环境保护等方面仍存在一些尚待解决的难题，其中最重要的就是如何在现有技术的基础上开发创新，以求更大幅度地降低成本。另外，随着石油需求量的不断增加，如何加强世界各重油生产国对勘探开发的重视以及消费国对重油的合理利用，也成为重油工业乃至世界石油工业可持续发展的关键。

什么是轻水

轻水重水化学式都是H2O差别就是氢原子所含中子数目的不同。普通水分子里的氢原子不含中子。这种氢原子叫做氕。