کد خبر:۱۲۷۰۱۹۴
این آب معمولی نیست، آینده فناوری را می‌سازد
نوعی آب با ویژگی‌های منحصربه‌فرد، امروز به عامل کلیدی در پیشرفت‌هایی از انرژی پاک تا فناوری‌های کوانتومی و پزشکی تبدیل شده است.
به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، تصور کنید برای پیشرفت‌های بزرگ فناوری، به یک ماده جادویی و بسیار پایدار نیاز داریم؛ چیزی که هم بتواند انرژی‌های عظیم را رام کند و هم به ما کمک کند تا ریزترین ذرات جهان را کنترل کنیم. آب سنگین دقیقاً همین نقش را بازی می‌کند. این ماده که شباهت زیادی به آب معمولی دارد، به دلیل پایداری اتمی بی‌نظیرش، راه را برای تولید ایمن انرژی هسته‌ای و توسعه فناوری‌های فوق پیشرفته مانند کامپیوترهای کوانتومی هموار می‌کند. آب سنگین نه تنها یک ماده است، بلکه یک زیرساخت حیاتی برای گشودن دروازه‌های آینده‌ای فناورانه محسوب می‌شود.آب سنگین نوعی آب است که در آن اتم‌های هیدروژن با ایزوتوپ سنگین‌تر یعنی دوتِریم جایگزین شده‌اند. این ماده نسبت به آب معمولی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی متفاوتی دارد. مثلا نقطه جوش و نقطه انجماد بالاتری دارد یعنی دیرتر منجمد شده و دیرتر می‌جوشد. دلیل این موضوع به تفاوت جرم اتم‌های هیدروژن در این دو نوع آب برمی‌گردد. یکی از تفاوت‌های مهم دیگر در خواص فیزیکی آب سنگین و معمولی، چگالی است؛ آب سنگین چگالی بیشتری دارد. این یعنی آب سنگین، سنگین‌تر است و این ویژگی باعث شده در بعضی آزمایش‌ها و فناوری‌ها مثل جداسازی ایزوتوپ‌ها کاربرد خاصی داشته باشد.
از نظر خواص شیمیایی نیز تفاوت‌هایی بین آب سنگین و معمولی است. آب سنگین نسبت به آب معمولی واکنش‌های شیمیایی کُندتری دارد. این اختلاف در سرعت واکنش‌ها در شیمی رادیواکتیو و بیوشیمی اهمیت زیادی دارد و به کمک آن می‌توان فرآیندهای مختلف مولکولی را بهتر بررسی کرد. همچنین خواص گرمایی آب سنگین متفاوت است؛ ظرفیت حرارتی خاص آن کمی کمتر از آب معمولی است که در کاربردهای حرارتی و سیستم‌های انتقال گرما اهمیت پیدا می‌کند.در کل آب سنگین به دلیل تفاوت‌های فیزیکی و شیمیایی که دارد، در فناوری‌هایی مثل راکتورهای هسته‌ای، مطالعات شیمی و زیست‌فناوری و حتی در زمینه‌های پزشکی کاربرد ویژه‌ای پیدا کرده است که آن را از آب معمولی کاملاً متمایز می‌کند.
آب سنگین؛ سوخت پنهان برای جهش‌های فناورانه
آب سنگین مثل یک ابزار مهم و خاص است که باعث شده ما بتوانیم انرژی پاک‌تر و بهتر تولید کنیم، بیماری‌ها را بهتر بشناسیم و دانش بیشتری درباره دنیای اطراف‌مان پیدا کنیم. به همین دلیل است که این نوع آب، تأثیر زیادی در پیشرفت فناوری‌ها داشته است.کشف اسرار مولکول‌ها با آب سنگینیک کاربرد آب سنگین، در تحقیقات علمی و آزمایشگاهی است. در این تحقیقات آب سنگین به عنوان یک ابزار دقیق برای مطالعه واکنش‌های شیمیایی و فرایندهای بیولوژیکی استفاده می‌شود. چون دوتریم در آب سنگین سنگین‌تر است، حرکت مولکول‌ها کندتر می‌شود و این کمک می‌کند دانشمندان مراحل مختلف واکنش‌ها را بهتر مشاهده و تحلیل کنند. این کاربرد در شیمی فیزیکی، زیست‌شناسی مولکولی و بیوشیمی بسیار مهم است.دیده‌بان دقیق بیماری‌ها؛ آب سنگین در پزشکیسومین کاربرد آب سنگین در پزشکی هسته‌ای است. ایزوتوپ دوتریم که در آب سنگین وجود دارد، برای تصویربرداری و تشخیص بیماری‌ها استفاده می‌شود. برخی روش‌های تشخیصی و درمانی با استفاده از خاصیت‌های ایزوتوپی آن، تصویر واضح‌تر و دقیق‌تری از بدن بیمار به دست می‌آورند.ابزار پیشرفته برای دنیای کوانتومکاربرد دیگر آب سنگین در فناوری‌های نوین مانند کوانتومی و طیف‌سنجی پیشرفته است. آب سنگین کمک می‌کند ساختارها و واکنش‌های مولکولی با دقت بیشتری بررسی شوند که این موضوع به توسعه ابزارهای پیشرفته و فناوری‌های نوین مثل کامپیوترهای کوانتومی، حسگرهای بسیار حساس و روش‌های تحلیل مولکولی کمک می‌کند.
باید در نظر داشت که فناوری‌های نوین، خصوصاً در حوزه‌هایی مانند فیزیک کوانتومی، نانوفناوری، زیست‌فناوری و طیف‌سنجی پیشرفته، نیازمند شرایطی هستند که در آن بتوان رفتار دقیق مولکول‌ها، ذرات زیراتمی و پدیده‌های بنیادین طبیعت را با دقت بالا مطالعه کرد. آب سنگین به دلیل جرم بیشتر اتم دوتریم، نسبت به آب معمولی لرزش‌ها و حرکات مولکولی کندتر و قابل پیش‌بینی‌تری دارد. این ویژگی سبب می‌شود که در بسیاری از آزمایش‌های علمی، واکنش‌ها آهسته‌تر و در نتیجه با دقت بیشتری قابل اندازه‌گیری و بررسی باشند.برای مطالعه دقیق پدیده‌های کوانتومی (مثل همزمان چند جا بودن ذره یا ارتباط عجیب ذرات با هم)، نیاز به محیطی بسیار آرام و بدون لرزش داریم. آب سنگین به دلیل پایداری ذاتی‌اش، این محیط آرام را فراهم می‌کند. این آرامش به ما کمک می‌کند تا رفتار ذرات کوچک را بهتر دید بزنیم و پیش‌بینی کنیم که در نهایت به ساخت کامپیوترها و حسگرهای کوانتومی پیشرفته‌تر کمک می‌کند.عینک دقیق زیست‌شناسی؛ ساخت داروهای آیندهدر زیست‌فناوری و شیمی زیستی نیز آب سنگین مثل یک عینک دقیق عمل می‌کند. این عینک کمک می‌کند تا دانشمندان بتوانند ساختار مولکول‌های پیچیده بدن (مثل پروتئین‌ها) را با وضوح بیشتری ببینند و بفهمند که چگونه کار می‌کنند. این درک عمیق‌تر، راه را برای ساخت داروهای جدید و درمان‌های بهتر باز می‌کند.
تولید آب سنگین و تحولات فناورانه در ایران
در ایران تولید آب سنگین در کارخانه تولید آب سنگین اراک (خنداب) که تحت نظارت سازمان انرژی اتمی است، انجام می‌شود. این مجتمع یکی از تأسیسات بزرگ هسته‌ای کشور ایران است.رئیس سازمان انرژی اتمی، محمد اسلامی در این باره عنوان کرده که آب سنگین دارای مشتقاتی بوده که جزو اقلام گرانبها و نادر محسوب شده و ایران آب سنگین را در داخل تولید می‌کند که پایه بسیاری از تحولات تکنولوژیک است.یکی از کارشناسان فناوری‌های نوین سازمان انرژی اتمی نیز به تازگی اظهار کرده که آب سنگینی که سازمان انرژی اتمی ایران تولید می‌کند به لحاظ کیفیت در دنیا با قیمت خیلی بالاتر از قیمت میانگین جهانی فروخته می‌شود و این یک دستاورد مهم است.طبق جدیدترین گزارش سازمان انرژی اتمی ایران در مورد آب سنگین و محصولات دوتره، تولید ایزوتوپ‌های پایدار با روش‌های پیشرفته و منحصربه‌فرد و تولید محصولات متنوع بر پایه ایزوتوپ‌های پایدار، خصوصاً محصولات دوتِره، برای به‌کارگیری در سلامت و صنعت در دستور کار قرار دارد. ، آب سنگین همان ماده اولیه‌ای است که تمامی این محصولات پیشرفته و ایزوتوپی بر پایه آن شکل می‌گیرند یعنی آب سنگین نقش زیربنایی در این فرایند دارد، چون بدون آن امکان تولید صنعتی دوتِریوم و محصولات دوتِره‌شده وجود ندارد.
پروژه‌های آب سنگین؛ دو برابر شدن ظرفیت برای فناوری‌های نوین
پروژه تولید متانول D4 در تابستان ۱۴۰۳ به بهره‌برداری رسیده است. همچنین پروژه ساخت ترکیبات OLED در حال اجراست که بیانگر ورود محصولات دوتِره به حوزه‌های پیشرفته فناوری است.علاوه بر این دو پروژه کلیدی در حوزه توسعه تولید آب‌سنگین و مشتقات آن، هم‌اکنون در این مجتمع در دست اجراست که ظرفیت تولید آب‌سنگین و محصولات دوتِره را حداقل دو برابر افزایش خواهد داد. این دو پروژه شامل «پروژه نوسازی و بهینه‌سازی مجتمع تولید آب‌سنگین» و «پروژه کیمیا (توسعه صنایع با پایین‌دستی مهر)» هستند که در راستای ارتقاء زیرساخت‌ها، افزایش بهره‌وری و گسترش زنجیره ارزش در صنعت ایزوتوپ‌های پایدار طراحی و آغاز شده‌اند.این پروژه‌ها، با تمرکز بر توسعه تولید آب سنگین و مشتقات دوتِره، نقش مؤثری در پیشبرد فناوری‌های نوین ایفا می‌کنند؛ چرا که از یک‌سو زیرساخت تولید ایزوتوپ‌های پایدار را تقویت می‌کنند، و از سوی دیگر زمینه‌ساز تولید مواد راهبردی مورد نیاز در حوزه‌هایی همچون داروسازی پیشرفته، زیست‌فناوری، طیف‌سنجی دقیق، صنایع الکترونیک و فناوری‌های نوظهوری مانند رایانش کوانتومی و نانوفناوری خواهند بود.میزان تولیدات محصولات دوتره از سال 1400 تا 1403 را در جدول زیر مشاهده می‌کنید.
تداوم تولید مشتقات آب‌سنگین، دارای بیش از ۲۰۰ زیرمجموعه است که هر گرم برخی از آن‌ها چند ۱۰ هزار دلار قیمت دارد. همچنین تولید و فروش آب‌سنگین (با خلوص ۹۹/۹۸ درصد)، محصولات دوتره (مشتقات آب‌سنگین) و آب تهی شده، برای رفع نیاز کشور و به منظور صادرات است.تولید کیت تشخیصی غربالگری نوزادان (از مشتقات آب‌سنگین) نیز در کشور انجام می‌شود که با یک آزمایش ساده ۵۶ نوع بیماری متابولیک شناسایی می‌شود. همچنین در این راستا از طرح پایلوت استحصال و خالص‌سازی هلیوم از گاز طبیعی نیز بهره‌برداری شده است.آب سنگین فراتر از یک ماده شیمیایی ساده، نقشی محوری و زیربنایی در پیشبرد مرزهای فناوری ایفا می‌کند. از تولید ایمن انرژی هسته‌ای و کمک به تشخیص و درمان بیماری‌ها گرفته تا گشودن افق‌های جدید در دنیای کوانتوم و زیست‌فناوری، این آب خاص را موتور محرکه تحولات نوین علمی و صنعتی کرده است.
لینک کپی شد
گزارش خطا
۰
ارسال نظر
*شرایط و مقررات*
خبرگزاری دانشجو نظراتی را که حاوی توهین است منتشر نمی کند.
لطفا از نوشتن نظرات خود به صورت حروف لاتین (فینگیلیش) خودداری نمايید.
توصیه می شود به جای ارسال نظرات مشابه با نظرات منتشر شده، از مثبت یا منفی استفاده فرمایید.
با توجه به آن که امکان موافقت یا مخالفت با محتوای نظرات وجود دارد، معمولا نظراتی که محتوای مشابهی دارند، انتشار نمی یابد.