Angrep: Vemork kraftstasjon ved Rjukan hvor Kompani Linge i 1943 gikk til angrep. (Foto: Løvland, Marianne/NTB Scanpix)

HVORDAN VIRKER: TUNGTVANN

Slik virker tungtvann

Siste episode av TV-serien «Kampen om tungtvannet» samlet 1,3 millioner nordmenn foran skjermen.

Men hvor mange har fått med seg hvordan tungvann egentlig fungerer?

Deuterium

Tungtvann er ikke spesielt tungt.

Grunnen til at det har fått betegnelsen tungt er at hydrogenet i vannet, H2O, er erstattet av hydrogenisotopen deuterium.

Alle grunnstoffer har ulike isotoper avhengig av hvor mange nøytroner de har i kjernen. Det som gjør det til et grunnstoff, er antallet protoner i kjernen og som også definerer ladningen.

Hydrogen er vårt letteste grunnstoff som normalt forekommer i en isotop med et proton i kjernen og et elektron i bane rundt.

I hydrogenisotopen vi kaller deuterium er kjernen utvidet med et nøytron i tillegg. Vekten av elektronet er så å si ingen ting. Det som veier noe i atomene er kjernen.

Les også: Her får F-35 smake på norske forhold

– Ansett som viktig faktor

Derfor veier deuterium dobbelt så mye som vanlig hydrogen og når to slike deuteriumisotoper binder seg til et oksygenatom får vi tungt vann; altså tungtvann.

Det er rundt 10 prosent tyngre enn vann slik at en liter rent tungtvann, altså D2O, veier rundt 1,1 kilo.

– Under krigen var tungtvann ansett som en viktig faktor for å bygge en fisjonsreaktor. Man visste at man kunne utnytte uran til å etablere kjernefysisk fisjon, men man trengte noe som kunne bremse nøytronene, det vil si moderere, reaksjonene. Tungtvann var spesielt godt egnet til det, sier professor i kjernekjemi ved UiO, Jon Petter Omtvedt, som også har skrevet en bloggpost om temaet.

Les også: Denne panserbilen er resultatet av hva Forsvaret lærte i Afghanistan

Fremstille energi

Dette handlet først og fremst om å kunne bygge en reaktor for å fremstille energi, men man visste også at en slik reaktor kunne fremstille plutonium og at det kunne benyttes i en atombombe.

Tyskerne manglet begge deler og derfor ble det umåtelig viktig for de allierte å hindre at de fikk tilgang til materialer og teknologi som kunne utvikle atomenergi og bombemateriale.

Mens mange så på tungtvann som selve nøkkelen til atomkraft, klarte amerikanerne, med italieneren Fermi i spissen, som hadde tilgang til veldig ren grafitt å moderere kjernereaksjonene med grafittstaver.

De bygde den første grafittmodererte kjernereaktoren i Chicago i desember 1942.

Vann kunne vært en ideell moderator, men har egenskapen at det absorberer for mye nøytroner. Tungtvann gjør ikke det på grunn av det ekstra nøytronet i kjernen.

Les også: Norge lagrer 16 tonn reaktorbrensel. Ingen vet hvor lenge det kan lagres forsvarlig

Jakten på bomben

Teorien rundt utnyttelse av atomkraft var vel etablert i 1940.

Tungtvann ble ansett som et viktig element for å lykkes med å bygge en reaktor. Ved Norsk Hydro hadde man fremstilt tungtvann siden midten av 30-tallet og det ble en kamp om tungtvannet.

Blogger om tungtvann: Professor i kjernekjemi ved Kjemisk institutt ved Universitet i Oslo, Jon Petter Omtvedt har skrevet om tungtvann på sin blogg
Tungtvann ble ansett som et viktig element for å lykkes med å bygge en reaktor. Ved Norsk Hydro hadde man fremstilt tungtvann siden midten av 30-tallet og det ble en kamp om tungtvannet.Blogger om tungtvann: Professor i kjernekjemi ved Kjemisk institutt ved Universitet i Oslo, Jon Petter Omtvedt har skrevet om tungtvann på sin blogg UiO

Kraftstasjonen ved Vemork var da den største i verden med en effekt på 108 MW. Herfra fikk Hydro kraft som de brukte til å elektrolysere vann. Hydrogengassen brukte de i produksjonen av ammoniakk som i igjen var et råstoff til kunstgjødsel. Men de oppdaget også at det tungtvann som biprodukt.

I naturlig vann er en av 6400 vannmolekyler et tungtvannmolekyl. Tungtvann er altså ikke noe man lager, men som ekstraherer fra vanlig vann. I vann er det dobbelt så mye «halvtungt vann», HDO, som tungtvann.

Les også: Slik skal den amerikanske presidenten fly i framtiden

Verdifullt

Både franskmennene og tyskerne ville kjøpe den norske beholdningen, men regjeringen solgte den til Frankrike etter å ha blitt opplyst om den militære betydningen.

Beholdningen på 185 kilo ble sendt til Frankrike via England, men ble sendt tilbake til England igjen når tyskerne invaderte.

Etter at tyskerne invaderte Norge kontrollerte de produksjonen, men fikk ikke så mye glede av den da den norske sabotasjegruppen sprengte produksjonsanlegget og ødela et halvt tonn tungtvann.

Under kan du se NTNU-professor Martin Ystenes forklare tungtvann:

Video: Frédéric Lindboe/møtNTNU

Les også:

Alt du trenger å vite om årets snøfresere

Slik lages verdens raskeste hjul  

– F-35 er allerede gammeldags