Tritiová voda (supertěžká voda) je voda, v jejíchž molekulách jsou atomy protia (lehkého vodíku) nahrazeny atomy tritia (těžký radioaktivní izotop vodíku). Ve své čisté formě se nazývá oxid tritium (T2O nebo 3H2O) nebo těžká voda.
Distribuce v přírodě
Tritiová voda je radiotoxická. Přirozené srážky: déšť a sníh obsahují tritiovou vodu jako výsledek přirozené produkce tritia na Zemi působením kosmického záření na jádra dusíku a kyslíku v horních vrstvách atmosféry. Izotopové modifikace vody, včetně tritiové vody, se podílejí na koloběhu vody v atmosféře. Přirozená produkce tritia ve formě tritiové vody je v rovnováze s jejím rozpadem a není větší než 7 kg pro celou zeměkouli. K přírodní složce se přidávají elektrárny, jejichž podíl na produkci tritia v atmosféře je ~1/7 přírodního, tedy 1 kg. V druhé polovině 20. století se množství tritia v přírodě ve formě tritiové vody díky intenzivnímu testování termonukleárních zbraní zvýšilo na stovky kilogramů (výbuch jednomegatunové vodíkové bomby přidá ~ 2 kg obsaženého tritia v tritiové vodě do životního prostředí). Po zákazu testů se obsah tritia v zemské atmosféře (ve formě tritiové vody) snížil na ~ dvě desítky kilogramů.
Fyzikální vlastnosti
Tritiová voda je bezbarvá kapalina.
T2O (tritiová voda) má podobné fyzikální vlastnosti jako D2O (deuterium) a H2O (protium) voda, ale fyzikální konstanty se plynule mění s rostoucí hmotností izotopových molekul.
Pro T2O je bod tání 277,64 K (+4,49 °C), bod varu je +101,52 °C a hustota je 1,21459 g/cm³.
Hustota T2O je mnohem větší než hustota H2O. T2O je také viskóznější než D2O. T2O je volně mísitelný s H2O a D2O. Rozpouštěcí schopnost tritiové vody je menší než u H2O a D2O.
S nahrazením atomu vodíku deuteriem a tritiem se teploty tání a varu zvyšují. Na této vlastnosti je založena separace různých typů izotopové vody.
Teplota tání, °C H20 (0,00) D20 (3,82) T20 (4,49).
Bod varu, °C H2O (99,974) D2O (101,42) T20 (-101,6).
Specifická aktivita supertěžké vody T2O, která obsahuje 98 % T2, je velmi vysoká 2650 Ci/g, takže se používá jen zřídka. S poklesem množství tritia ve vodě klesá jeho specifická aktivita.
Chemické vlastnosti
Z hlediska chemických vlastností se tritiová voda neliší od H2O a D2O, ale všechny reakce probíhají pomaleji.
Jakákoli chemikálie rozpuštěná v tritiové vodě, stejně jako ona sama, bude podrobena radiolýze.
Při získávání koncentrovaného tritia je nutné počítat s jeho radioaktivitou, proto se jako surovina kvůli radiolýze nepoužívá tritiová voda ani sirovodík obsahující tritium.
Díky vlastní radioaktivitě má T2O vysokou korozivní aktivitu – při samovolném beta rozpadu tritia v 3He se uvolňuje atomární kyslík.
Tritiová voda, která se účastní metabolismu téměř stejně jako obyčejná voda, má vysokou radiotoxicitu.
Jak přijímat
Tritiová voda vzniká přirozeně v atmosféře a také jako vedlejší produkt v jaderných elektrárnách. Úloha je tedy inverzní k úkolu získat tritiovou vodu, úkolem je ji využít, protože oxid tritium T2O se získává oxidací tritia za běžné teploty, bez katalyzátoru, v důsledku beta rozpadu (β rozpad).
V laboratorních podmínkách se tritiová voda získává průchodem plynného tritia přes horký CuO.
Izotopové modifikace tritiové vody
Izotopová výměna T2O s H2O a D2O vede ke vzniku různých izotopových modifikací tritiové vody
- tritium-deuteriová voda TDO
- tritium-protium voda THO
Tritiová voda (HTO) je v běžné vodě obsažena ve stopovém množství, její rozložení je však nerovnoměrné. Podle stabilních izotopů kyslíku 16O, 17O a 18O existují také izotopové varianty tritiové vody.
Kde se používá
Odrůdy tritiové vody HTO, DTO a T2O se používají jako radioaktivní indikátory nepropustnosti látky pro vlhkost.
Tritiová voda se také používá jako značená sloučenina pro studie metabolismu vody. Kromě toho se tritiová voda používá jako výchozí materiál pro syntézu dalších derivátů tritia a pro izotopovou výměnu atomů vodíku.
Páry tritiované vody již při pokojové teplotě izotopovou výměnou vodíku okamžitě vstupují do lidského těla, takže tritium ve formě tritiované vody je 10 000krát toxičtější než ve formě molekulárního vodíku.
Je třeba vzít v úvahu cesty, kterými se tritiová voda dostává do lidského těla: dýchací cesty, potrava, voda, kůže. Zvýšený příjem tekutin pomáhá snížit vnitřní expozici.
Zvýšenou pozornost je třeba věnovat ochraně před vniknutím tritiové vody do lidského organismu.