Тяжёлая вода — обычно этот термин применяется для обозначения тяжёловодородной воды, известной также как оксид дейтерия. Тяжёловодородная вода имеет ту же химическую формулу, что и обычная вода, но вместо двух атомов обычного лёгкого изотопа водорода (протия) содержит два атома тяжёлого изотопа водорода — дейтерия, а её кислород по изотопному составу соответствует кислороду воздуха.
Применяется в качестве замедлителя нейтронов в некоторых типах атомных реакторов как энергетических, так и военных, для выработки изотопа оружейного плутония. Получается из обычной воды различными процессами, основным методом обогащения является электролиз, поэтому её производство весьма затратно. В перспективе может применяться в качестве практически неисчерпаемого источника энергии в реакторах синтеза.
Графен может помочь снизить стоимость затрат на электроэнергию в производстве тяжёлой воды и дезактивацию на атомных электростанциях более чем в сто раз по сравнению с обычными технологиями. Новая разработка может привести к сокращению выбросов CO2, связанных с добычей тяжёлой воды, до миллиона тонн в год.
Команда из Манчестерского университета во главе с доктором Марсело Лозада-Идальго продемонстрировала полностью масштабируемые прототипы графеновых мембран, способных продуцировать тяжёлую воду. Исследование показывает, что мембраны на основе графена могут сделать производство тяжёлой воды более эффективным, что приведет к более зелёной и более дешёвой ядерной энергии.
Производство тяжёлой воды, которая необходима ядерной промышленности для производства относительно экологически чистой энергии, является дорогостоящим процессом. Благодаря уникальным свойствам материала графена он может эффективно разделять субатомные частицы, делая этот процесс более экономичным.
Ещё одним незаменимым качеством графеновых мембран является их способность улавливать не только дейтериевую, но и тритиевую воду, которая является главным загрязнителем в процессе выработки электроэнергии атомными станциями. Большинство реакторов используют для охлаждения обычную воду, которая, обстреливаемая нейтронами, превращает обычный водород своего состава в дейтерий и тритий.
Кстати, то, что на данном этапе развития технологии является радиоактивными отходами, в недалёком будущем может стать источником энергии. Когда наконец-то заработает управляемый синтез, графеновые мембраны могут стать дешёвой альтернативой добычи требуемых элементов — такова диалектика развития науки — не успевает создать проблему, как тут же её успешно решает!