Identique à l'eau normale (H2O), l'eau lourde voit ses atomes d'hydrogène remplacés par des atomes de l'isotope 2H, ou
L'eau lourde est utilisée dans certaines filières de réacteurs nucléaires comme modérateur de neutrons dans le but de ralentir les neutrons issus de réactions de fission nucléaire.
L'une des méthodes de production consiste à extraire l'hydrogène lourd (deuterium) de l'hydrogène industriel et à obtenir de l'eau lourde (D2O) par combustion du deuterium gazeux. Les usines d'engrais azotés sont une source importante d'hydrogène industriel.
L'eau lourde est chère : elle se négocie à plusieurs milliers d'euros le litre. Le Canada caracole en tête de la production d'eau lourde, suivi par l'Inde, l'Argentine et la Norvège.
L'eau lourde, ou oxyde de deutérium, est un isotope de l'hydrogène. Elle fut découverte en 1931 par le chimiste américain Harold Urey.
Le deutérium, noté 2H ou D, est l'isotope de l'hydrogène dont le nombre de masse est égal à 2 : son noyau atomique, appelé deuton ou deutéron, compte 1 proton et 1 neutron avec un spin 1+ pour une masse atomique de 2,014 101 777 8 g/mol .
L'eau lourde désigne une molécule d'eau où les atomes d'hydrogène ne sont plus ceux de l'isotope mais du deutérium . Un noyau de deutérium est formé à partir d'un proton et d'un neutron. Il existe plusieurs manières pour désigner une molécule d'eau lourde : ou . On la nomme également oxyde de deutérium.
Pour obtenir du deutérium, il suffit de distiller de l'eau, qu'il s'agisse d'eau douce ou d'eau de mer. Cette ressource est largement disponible et quasiment inépuisable. Chaque mètre-cube d'eau de mer contient 33 grammes de deutérium que l'on extrait de manière routinière à des fins scientifiques et industrielles.
Pour créer leur bombe, les Allemands devaient fabriquer de l'eau lourde (oxyde de deutérium) qui aurait pu être utilisée ensuite pour produire des armes nucléaires. En février 1943, une équipe de commandos norvégiens a réussi à détruire le site de production lors d'une deuxième tentative.
Une autre méthode consiste à électrolyser l'eau pour obtenir de l'oxygène et de l'hydrogène contenant du gaz normal ainsi que du deutérium. L'hydrogène est ensuite liquéfié et distillé pour séparer les deux composants, après quoi le deutérium réagit avec l'oxygène pour former de l'eau lourde.
Les nucléides d'un élément qui ont le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons sont appelés des isotopes de cet élément.
Les physiciens appellent eau lourde - ou parfois oxyde de deutérium --, une eau dans laquelle les atomes d'hydrogène de l'eau sont remplacés par des atomes de deutérium noté 2H ou D. Le deutérium est un isotope stable de l'hydrogène. Sa découverte en 1931 a valu un prix Nobel de chimie à Harold Clayton Urey.
Le tritium, de symbole T ou 3H, a un noyau contenant un proton et deux neutrons. C'est un élément radioactif contrairement au deutérium et à l'hydrogène qui sont stables.
En effet, le deutérium se trouve à l'état naturel dans l'eau de mer (33 g/m3). Le tritium peut, quant à lui, être fabriqué à partir du lithium que l'on trouve dans la croûte terrestre (20 mg/kg) ou dans les océans (0,00018 mg/m3).
Les taux de tritium relevés dans l'eau potable de ces communes sont tous largement inférieurs à 100 Bq/l (becquerels par litre), ils ne présentent pas de danger pour la santé.
La réaction réelle pour faire de l'eau est un peu plus compliquée : 2H2 + O2 = 2H2O + Énergie. En anglais, l'équation dit : Pour produire deux molécules d'eau (H2O), deux molécules d'hydrogène diatomique (H2) doivent être combinées avec une molécule d'oxygène diatomique (O2).
Le tritium est un isotope radioactif de l'hydrogène. Il compte le même nombre de protons et d'électrons que l'hydrogène, mais il a deux neutrons, alors que l'hydrogène normal n'en a pas, ce qui le tritium instable et radioactif.
La fusion nucléaire D-T utilise le tritium comme réactif principal avec du deutérium, libérant de l'énergie par la perte de masse quand les deux noyaux fusionnent à très haute température.
Dans l'eau (hydrosphère) : On trouve 90 à 99,78 % du tritium connu, surtout dans les océans (presque 99 %).
Le terme « bataille de l'eau lourde » désigne cinq opérations militaires successives menées par les Alliés durant la Seconde Guerre mondiale afin de détruire une usine productrice d'eau lourde en Norvège, dans le cadre de la course à la bombe.
L'eau est une substance qui a une forte propension à dissoudre d'autres éléments. De ce fait, elle peut attaquer les parois d'un récipient qui la contient, sculpter des paysages. Elle peut aussi dissoudre des gaz présents dans l'air comme le gaz carbonique ou l'oxygène (oxygène dissous).
1. Corps liquide à la température et à la pression ordinaires, incolore, inodore, insipide, dont les molécules sont composées d'un atome d'oxygène et de deux atomes d'hydrogène.