Ağır su nedir?

İlk defa 1932 yılında Hugh Taylor tarafından bulunan ağır su, suyun elektroliz edilmesi üzerine yapılan çalışmalar sırasında fark edilmiştir. Normalde atom ağırlığı 16 olan Oksijen ile 1 atom ağırlığına sahip Hidrojenin bir araya gelmesi ile oluşan su, bu elementlerin izotopları da devreye girdiğinde farklı molekül yapılarına sahip olur. Kimyasal olarak “D₂O” olarak ifade edilen ağır su, Hidrojen izotopuna ve yoğunluk açısından çok daha yüksek bir değere sahiptir. Günümüzde dünya genelinde giderek daha da yaygınlaşan nükleer enerji santrallerinde kullanılan ağır su, nükleer reaktörlerin çekirdek bölümündeki yakıtın işlenmesinde kritik bir işleve sahiptir. Elementler ve izotopları söz konusu olduğunda suyun dahi molekül yapısında ciddi farklılıklar oluşmakta ve böylece de ortaya ağır su denen farklı bir zincir yapı çıkmaktadır.

Hidrojen elementinin Döteryum Trityum izotopları ile Oksijenin O¹⁸ gibi çok ağır izotoplarının bir araya gelmesi ile oluşan bu farklı molekül yapısı ağır su olarak nitelendirilmektedir. Ancak bu aşamada moleküler yapısı açısından farklı bir düzene sahip olan ve ağır su olarak tabir edilen bu maddenin aslında “Döteryum Oksit” olduğu da unutulmamalıdır. Laboratuvar ortamında yapılan işlemler ile elde edilen ağır su, ayrıca doğada eser miktarda olsa da farklı yerlerde bulunabilmektedir. Özellikle yeraltı sularında çok az oranlarda dahi olsa ağır suya rastlanmaktadır. Bunun haricinde göl gibi bazı tatlı su kaynaklarında da rastlanılan ağır su çok küçük oranlarda deniz sularında da bulunmaktadır. Denizler ve göllerde bulunan ağır suyun çok az miktarda bulunması, son derece zehirli bir madde olan ağır suyun organizmalara zarar vermemesini sağlamaktadır.

Nükleer reaktörlerde normal su yerine ağır su kullanılmasının temel nedeni ise, normal suya kıyasla ağır suyun çok daha yüksek bir nötron yavaşlatma gücüne sahip olmasıdır. Nükleer reaktör çekirdeğinde “yakıt” olarak kullanılan Uranyum elementinin verimli bir biçimde kullanılmasına imkan sağlayan ağır su, sahip olduğu çok düşük soğurma özelliğiyle de bu iş için ideal bir maddedir. Bilinen insanlık tarihinin en büyük lekelerinden biri olan 2. Dünya Savaşı esnasında bilhassa Nazi Almanya tarafından üzerinde çalışmalar yapılan ağır su, Nazilerin atom bombası denemeleri için oldukça önemli bir bileşen olarak görülmüştür. Ağır su kullanımı ile atom bombasının işlevsel bir biçimde kullanılması üzerine yapılan çalışmalar takip eden dönemde farklı ülkeler tarafından da yapılmıştır. Günümüzde ise dünyanın birçok farklı ülkesinde nükleer enerji santrallerinde Uranyum işlenmesini sağladığı için ağır su hala çok önemli bir endüstriyel madde olarak görülmektedir.