דמיינו לכם את התרחיש הבא: על כף המאזניים מונחות שתי כוסות, אשר בתוכן מים לכל דבר ועניין ובכמות זהה. המאזניים מראים שכוס אחת כבדה יותר מהשנייה. האם הדבר אפשרי? התשובה הנכונה: בהחלט. מים כבדים, כנובע משמם, הם בעלי מסה הגדולה ב-10% ממים רגילים. שעה שההבדל המרכזי הוא בהרכב האטומים של המים, הרי שגם השימושים של מים מסוג זה שונים בתכלית.
מים כבדים הם איזוטופ של מים, כלומר, מים אשר משקלם האטומי שונה, וכולל כמות אחרת של נויטרונים. במקרה הזה, מוחלפים אטומי המימן הרגילים שבמים במולקולות כבדות יותר של מימן, העונות לשם "דאוטריום". כתוצאה מכל אלה, הרי שגם אם תכונותיהם הפיזיקליות והכימיות של המים דומות, קיימים הבדלים קלים בנקודות הרתיחה והקיפאון, בצפיפות, בצמיגות וכן הלאה.
מאפייני המים הכבדים
מים כבדים נדירים מאד בטבע: על כל 20 מיליון מולקולות מים רגילות יש מולקולה אחת של מים כבדים. מעבר לכך, חתך בליעת הניוטרונים שבהם נמוך באופן מהותי, דבר אשר מהותי כשמסתכלים על השימוש העיקרי שלהם.
השימושים השונים של מים כבדים
מים כבדים הם תוצר של העידן הגרעיני, ולא היו ידועים קודם לכן. לרוב, ניתן למצוא מים מסוג זה בכורים גרעיניים, שם הם משמשים כחומר המאט ומקרר את הליבה. מעבר לכך, חתך בליעת הניוטרונים הנמוך גורם להתנגשות עם האטומים הרדיואקטיביים הנמצאים בכור, דבר שעשוי להביא לביקוע גרעיני ולפליטת אנרגיה עצומה, כתוצאה מכך. במילים אחרות: המים מסייעים להאטת קצב הפעולה של הניוטרונים בתוך ליבת הקור, מה שמאפשר שליטה מקסימאלית על הריאקציה הגרעינית שבתוכו.
האם ניתן לשתות מים כבדים?
מים כבדים אינם רדיואקטיביים או רעילים (לפחות עד להכנסתם לכורים הגרעיניים). כתוצאה מכך, סבורים אנשים רבים כי אין שום סיבה בריאותית שלא לצרוך מים שכאלה במסגרת תפריט השתייה היומי. חשוב לדעת כי מים כבדים אינם מי שתייה. ראשית, צפיפותם הגבוהה הופכת את חווית השתייה ללא אידיאלית, בלשון המעטה. בנוסף, הגוף עלול להגיב בצורה שונה לאיזוטופ המימן הכבד יותר, דבר שתוצאותיו האפשריות הן סיבוכים בריאותיים שונים.
הפקת מים כבדים
מים כבדים מופקים מן הטבע, בתהליך שאינו פשוט כלל עקב שכיחותם הנמוכה. נדרש לשאוב אותם בכמויות עצומות ולהפריד מהם את המים הרגילים. לאחר מכן, המים הכבדים (והרגילים) מאוחסנים במיכלים מיוחדים, משם הם נשלחים למטרותיהם השונות. מעבר להיות ההפקה מסובכת, היא גם יקרה באופן יחסי. נדרש להשתמש בכמויות עצומות של מים, ולא פעם גם באנרגיה בכמות גדולה מאד.
כיום, ארבע מדינות בעולם מפיקות באופן קבוע מים כבדים: קנדה, ארגנטינה, הודו ונורבגיה. מדינות רבות בעולם אשר זקוקות למים כבדים לצורך תפעול כורים גרעיניים, בוחרות שלא להשקיע את ההון העצום הנדרש להפקת מים כבדים, ותחת זאת מחליטות לייבא אותן מהמדינות המפיקות.