ما هي استخدامات الماء الثقيل

استخدامات الماء الثقيل

يلعب أكسيد الديوتيريوم (D₂O) الذي يسمّى الماء الثقيل دوراً مهماً في مفاعل الماء الثقيل المضغوط (بالإنجليزية: heavy water nuclear reactors)؛ حيث يمكن استخدامه في التبريد، والتحكم في حركة النيوترونات (بالإنجليزية: neutron moderator)، وفيما يأتي العديد من التطبيقات للماء الثقيل:

• يُستخدم الماء الثقيل لتحضير الديوتيريوم.
• يستخدم ككاشف (بالإنجليزية: tracer) لدراسة آلية حدوث التنفس الخلوي، والبناء الضوئي.
• يستخدم (D₂O) في مطيافية الرنين المغناطيسي النووي (بالإنجليزية: nuclear magnetic resonance) التي تُستخدم لدراسة المجال المغناطيسي المُحيط بأنوية الذرات.
• يمكن باستخدام أكسيد الديوتيريوم تحضير النظائر (بالإنجليزية: Isotopologues) للعديد من المركبات العضوية.
• يستخدم الماء الثقيل بدلاً من الماء العادي في مطيافية الأشعة تحت الحمراء (IR).
• يستخدم لإبطاء حركة النيوترونات في المفاعلات النووية، وهذا يسمح بتفاعل النيوترونات مع اليورانيوم (²³⁵U ) بدلاً من اليورانيوم (²³⁸U).
• يمكن دراسة تفاعلات الأيض التي تحدث في جسم الإنسان والحيوان باستخدام محلول من أكسيد الديوتيريوم، والماء الذي يحتوي على الأكسجين الثقيل (بالإنجليزية: heavy-oxygen water)؛ وهو نوع من أنواع الماء الثقيل الذي يحتوي على نظائر الأكسجين ¹⁷O و ¹⁸O.
• يعد التريتيوم هو مادة نشطة تُستخدم للتحكم في تفاعلات الاندماج النووي، وتتكون عندما يحصل الديوتيريوم الموجود في الماء الثقيل على النيوترون.
• يستخدم الماء الثقيل بدلاً من الماء العادي في دراسة البروتينات التي تَستخدِم تقنية تحويلة فورير التي تعتمد على مطيافية الأشعة تحت الحمراء (FTIR: Fourier Transform Infrared Spectroscopy).

إمكانية استخدام الماء الثقيل للشرب

على الرغم من أن الماء الثقيل لا يُعتبر مادة مُشعة إلا أنه غير صالح للشرب؛ وذلك لأن الديوتيريوم لا يعمل مثل نظير الهيدروجين العادي الذي يُعرَف بالبروتيوم في التفاعلات الكيميائية الحيوية، ولا يتأثر الجسم كثيراً في حال شرب كمية قليلة من الماء الثقيل، أما في حال شرب كميات كبيرة من الماء الثقيل فإن ذلك يؤدي إلى استبدال البروتيوم بالديوتيريوم، وهذا يؤدي إلى آثار سلبية على الجسم؛ حيث إن استبدال 25% من البروتيوم يؤدي إلى العقم، واستبدال 50% منه يؤدي إلى الوفاة.

الاستخدامات البيولوجية للماء الثقيل

يُمكن أن يؤدي استخدام أكسيد الديوتيريوم (D₂O) بتراكيز عالية إلى تقليل ارتفاع ضغط الدم الناتج عن الملح، والإيثانول في الفئران، بالإضافة إلى أنه يعمل على حماية الفئران من أشعة غاما، كما أن استخدام أكسيد الديوتيريوم بتراكيز عالية يَلعب دوراً مهماً في العلاج باصطياد النيوترون بالبورون (بالإنجليزية: boron neutron capture therapy)؛ حيث يسمح ذلك باختراق النيوترونات داخل مركبات البورون التي ترتبط في الخلايا الخبيثة.