Historia Wody Ciężkiej – Elektrownia Vemork

woda ciężka

 

 Woda Ciężka –  Historia elektrowni Vemork

 

Elemencik
Cotygodniowa porcja wiedzy.

Śmierć milionów ludzi w niewyobrażalnym bólu z powodu popromiennych zawałów serca, nowotworów układu kostnego, nerwowego oraz potomstwo z śmiertelnymi wadami wrodzonymi. Czy tak mogła zakończyć się największa wojna światowa w historii?

Druga wojna światowa odznaczyła się szczególnie w historii Polski. Straciliśmy bowiem naszych braci i nasze siostry w walce o wolność. Rzesza ludzi z za naszej zachodniej granicy wymierzyła akty śmierci takie jak Konzentrationslager, Intelligenzaktion, Aktion T4 i wiele innych.
Jednak Niemcy prowadzeni przez Hitlera chcieli pokonać wszystkich przeciwników, którzy mogliby im stanąć na drodze. Już od początku inwazji Hitlera na Polskę w 1939 roku cały świat obawiał się realnych gróźb głoszonych przez kanclerza III Rzeszy związanych ze stworzeniem broni, na która nikt nie znajdzie rozwiązania czyli broni atomowej. Dane wywiadowcze zalewające rządy krajów walczących przeciwko państwom osi wskazywały, że naziści wywierali ogromny nacisk na naukowców w celu zbudowania bomby uranowej.

Czym jest bomba atomowa i skąd wzięła się jej koncepcja?

Jest to broń, której energia wybuchu pochodzi z przemian jądrowych łańcuchowego rozszczepienia jąder ciężkich pierwiastków takich jak uran lub pluton.
Natomiast koncepcja broni powstawała przy okazji zgłębiania tajemnicy atomów i materii rozpoczętej przez Greków. Opisywali oni naturę wszechświata i wybitnie rozwiniętą przez angielskiego fizyka Ernesta Rutherforda, który zaobserwował, że ciężkie pierwiastki takie jak uran rozpadają się na lżejsze pierwiastki na przykład argon.
Wyliczając ile energii wydzieli się podczas tego procesu stwierdził: ,, Gdyby udało się znaleźć odpowiedni detonator(…) Jakiś głupiec w laboratorium mógłby nieświadomie wysadzić w powietrze cały wszechświat”

Jak się domyślacie bardzo szybko udało się znaleźć odpowiedni detonator, którym był… neutron. Tego odkrycia dokonał James Chadwick w 1932 roku za co również dostał Nagrodę Nobla trzy lata później. Dlaczego neutron? Ta cząstka elementarna posiada masę, lecz w przeciwieństwie do protonów i elektronów nie ma ładunku, który mógłby zakłócać jego drogę.

Kolejnym szybko rozwiązanym problemem, była mała efektywność bombardowania neutronami. Włoski fizyk i laureat Nagrody Nobla Enrico Fermi w przeprowadzanym eksperymencie z 1934 roku umieścił przypadkowo parafinę pomiędzy źródłem neutronów a celem. Doszło do spowolnienia neutronów i zwiększyła ona intensywność oddziaływania tych cząstek.

Prace w III Rzeszy

W III Rzeszy, gorliwy nazista Kurt Diebner zebrał najwybitniejszych fizyków oraz chemików w celu przedstawienia im planów okiełznania energii atomu. W jednym ze spotkań wziął udział pionier mechaniki kwantowej Werner Heisenberg. Opracował on model bomby wykorzystującej U-235 z moderatorem, którym mogła być woda, grafit lub woda ciężka. Po obliczeniach wskazano, że najwydajniejszym moderatorem będzie woda ciężka.

woda ciężka vemork elementum

Rys.1 Masa wody ciężkiej D2O, elektrownia Vemork, Norwegia, zbiory własne.

Woda ciężka to woda w której znaczącą część atomów wodoru stanowi deuter. Otrzymuje się ją podczas elektrolizy. W tamtym okresie produkowana jedynie przez norweską firmę Norsk Hydro w Vemork niedaleko Rjukan.

Vemork elektrownia elementum

Rys. 2. Instalacja wody ciężkiej, elektrownia Vemork, Norwegia, zbiory własne.

Technologia produkcji miała sześć etapów. Proces był czasochłonny, więc zaspasy Norsk Hydro były niewielkie około 185 kg.

Vemork elektrownia

Rys. 3 Zbiorniki na wodór i tlen, elektrownia Vemork, Norwegia, zbiory własne.

Po inwazji na Norwegię hitlerowcy domagali się zwiększenia produkcji do 1500 kg a później 5000 kg wody ciężkiej w skali roku. W tym celu wprowadzono zespół kolejnych elektrolizerów oraz wymianę katalityczną. Dowództwo alianckie, chciało opóźnić prowadzone przez hitlerowskich naukowców prace nad bombą atomową i postanowiło zniszczyć fabrykę ciężkiej wody Norsk Hydro.

27 lutego 1943 roku

10 komandosów przedostało się do pilnie strzeżonej fabryki w jednym z najbardziej niedostępnych i najzimniejszych miejsc ziemi. Zniszczyli urządzenia do produkcji oraz 1500 kg ciężkiej wody. Po akcji 6 Norwegów, zgodnie z planem, wycofało się na nartach do Szwecji.

Niemcy próbowali jeszcze odbudować linię produkcyjną, lecz w listopadzie tego roku fabryka została zbombardowana przez amerykańskie bombowce. W 1944, Niemcy były atakowane z ziemi morza i powietrza. Naziści kontrolujący fabrykę zamierzali ewakuować ją wraz z wyprodukowanym zapasem ciężkiej wody (16 ton) do Niemiec. 20 lutego 1944 grupa Norwegów zatopiła na jeziorze Tinnsjå prom SF „Hydro”, którym przewożono w specjalnych cysternach ciężką wodę.

Trudno stwierdzić jednoznacznie, czy sabotaż w Vemork przyczynił się do uratowania świata przed wizją w której Hitler chciał wykorzystać „triumfalną broń”. Czytając jednak wspomnienia Diebnera, głównego koordynatora badań nad bombą atomową w III Rzeszy. ,,Zniszczenie produkcji deuteru w Norwegii , było jednym z głównych powodów tego, że Niemcy nigdy nie uzyskały bomby atomowej”.

Możemy wnioskować, że opóźniło to czas badań i eksperymentów z wykorzystaniem wody ciężkiej.

Autor: Maciej Młodziejewski, ELEMENTUM

Jeśłi spodobał Ci się nasz artykuł to polub nasz fanpage FB.

Jeśli chciałbyś dowiedzieć się więcej jak jest zbudowany atom, oraz jaki jest rozkład elektronów na powłokach to zapisz się na zajęcia indywidualne lub kurs grupowy z chemii nieorganicznej i stań się ekspertem razem z ELEMENTUM.

E.Bagge, K.Diebner, K. Jay, Von der Uranspaltung bis Calder Hall, Hamburg 1957
R. Rhodes, Jak powstała bomba atomowa
R.Karlsch Atomowa bomba Hitlera, historia tajnych niemieckich prób z bronią jądorową, Wrocław 2006
N. Bascomb, Zimowa forteca, Warszawa 2016
W. Heisenberg, Die Möglichkeiten der technischen Energiegewinnung aus der Uranspaltung
K.A. Olsen, Norsk Hydro gjennom 50 är
https://pl.wikipedia.org/wiki/bitwa_o_ciężką_wodę
https://www.hydro.com/en/about-hydro

Maciej Młodziejewski jest przedsiębiorcą a także nauczycielem i trenerem.
Ukończył studia magisterskie z chemii. Od kilku lat współpracuje z uczniami, którzy chcą lepiej zrozumieć fascynującą naturę chemii i realizować swoje marzenia dostając się na wybrane kierunki.

Autor licznych artykułów o tematyce popularno-naukowej z chemii oraz zadań chemicznych. Przygotowuje uczniów do egzaminu maturalnego oraz egzaminów z chemii na uniwersytetach medycznych, przyrodniczych itd.

Posiada doświadczenie wieloletniej pracy z uczniami na każdym poziomie niezależnie od wieku, a także 5-letni staż pracy w laboratorium zakładu chemii bionieorganicznej oraz laboratorium przemysłu paliw lotniczych.

Jego pasją są sztuki walki. Uwielbia pomagać ludziom, motywować ich do działania i samorealizacji. Nie boi się wyzwań i uważa, że najlepszym przewidywaniem przyszłości jest tworzenie jej.

Napisz komentarz

Subskrypcja

Dołącz do naszej listy mailingowej, aby otrzymywać najnowsze wiadomości i aktualizacje od naszego zespołu i odbierz prezent.

Dziękujemy za zapisanie się na naszą subskrypcję!