Leichtes Wasser und schweres Wasser - Definitionen

Leichtes und schweres Isotop von Hydrogenium

Sicher haben Sie gewisse Grundkenntnisse in Chemie und kennen auch das Periodensystem:

1. Zeigen Sie anhand des Periodensystems in diesem die Elemente nach der Kernladungszahl angeordnet sind. Diese definiert auch weitgehend die chemischen Eigenschaften. Gleiche Kernladungszahl bedeutet also auch gleiches Element.
2. Neben den positiven Protonen sind in Atomkernen in der Regel auch Neutronen vorhanden, zum Beispiel He (Helium) enthält zwei Protonen und 2 Neutronen.
3. Gibt es von einem Element verschiedene Varianten mit unterschiedlichen Massenzahlen, so nennt man diese Isotope. Es kann auch der Begriff Nuklid verwendet werden, da dieser unüblich ist, müssen Sie das nicht erwähnen.
4. Wasserstoff enthält immer ein Proton, es kann aber 0. 1 oder 2 Neutronen enthalten. Erwähnen Sie das es die Isotope Deuterium (1 Neutron) und Tritium (2 Neutronen) gibt.

Leichtes Wasser ist das Oxid des leichtesten Wasserstoffisotops. Erklären Sie also, dass unser normales Wasser chemisch gesehen leichtes Wasser ist, da es das Oxid des leichtesten Wasserstoffisotops ist.

Es gibt verschiedene schwere Wasser

Wie Sie an den bisherigen Ausführungen leicht zeigen können, gibt es rein theoretische verschiedene Formen von schwerem Wasser.

1. Das Isotop von Wasserstoff, das aus einem Proton und einem Neutron besteht, wird als ²H oder auch als D für Deuterium bezeichnet.
2. Weisen Sie nun auf die verschiedenen Möglichkeiten der Oxidation von Deuterium zu Wasser sind. Es kann nur ein H durch das ²H Isotop ersetzt werden. Sie bekommen dann statt H₂O das Isotop HDO. Dieses Wasser wird als halbschweres Wasser auch Hydrodeuteriumoxid bezeichnet. Dieser Stoff kommt auch in der Natur vor.
3. Eine andere Möglichkeit schweres Wasser zu erzeugen gibt es, wenn beide H durch ²H ersetzt werden, Sie bekommen dann D₂O Deuteriumoxid, was als schweres Wasser bezeichnet wird. Auch dieser Stoff kommt in der Natur vor.
4. Sie sollten auf jeden Fall auch noch den Begriff überschweres Wasser erklären, bei dem ³H anstelle von H eingesetzt wird. ³H wird auch als Tritium bezeichnet, dem zufolge ist überschweres Wasser auch Tritiumoxid. Tritium ist anders als Deuterium radioaktiv, da das Isotop unter Freisetzung eines Elektrons zu Helium zerfällt. Es wird Beta-Strahlung freigesetzt.

In dem Zusammenhang müssen Sie unbedingt erwähnen, dass nicht radioaktives schweres Wasser durch Beschuss mit Neutronen zu radioaktivem überschweren Wasser werden kann.

Leichtes und schweres Wasser in Kernkraftwerken

In Kernkraftwerken werden schnelle und langsame Neutronen von den Brennstäben abgesondert. Da langsame Neutronen bedeutend häufiger neue Kernspaltungen auslösen, als schnelle werden die schnellen Neutronen durch Wasser abgebremst.

• Ein Leichtwasserreaktor ist also mit ganz normalem Wasser gefüllt, das aber dazu neigt, Neutronen einzufangen. Aus diesem Grund werden in Leichtwasserreaktoren Brennstäbe aus angereichertem Uran verwendet.
• Schwerwasserreaktoren enthalten schweres Wasser. Das neigt nicht dazu Neutronen einzufangen, aus diesem Grund können diese Reaktoren mit Natururan bestückt werden.

Da Sie nun die Unterscheidungen leichtes Wasser und schweres Wasser kennen, wissen Sie, dass in diesen Reaktoren kein radioaktives Wasser eingesetzt wird. Da aber auch Deuterium dazu neigt weitere Protonen einzufangen, entsteht in einem Schwerwasserreaktor immer auch das radioaktive Tritium. Obwohl das nicht unbedingt zur Definition gehört, sollten Sie diesen Umstand trotzdem erwähnen.