Kysyin tekoälyltä että mikä on vedessä olevan deuteriumin energiasisältö jos se voitaisiin hyödyntää kokonaan, keittämällä sillä yhden litran sisältämällä deuteriumilla muuta vettä niin vastaa näin:
Yhden vesilitran sisältämällä deuteriumilla voidaan höyrystää noin 56 000 litraa vettä, jos kyseinen deuterium hyödynnetään kokonaan ydinfuusiossa (D-T-fuusio) ja vapautuva energia käytetään veden keittämiseen.
Tämä luku havainnollistaa ydinfuusion valtavaa energiatiheyttä verrattuna kemiallisiin tai termisiin prosesseihin.Laskelman tausta ja välivaiheetLaskenta perustuu siihen, kuinka paljon energiaa deuteriumin ytimien fuusioituminen vapauttaa ja kuinka paljon energiaa veden muuttaminen nesteestä höyryksi vaatii:Deuteriumin määrä ja energia:
Yhdessä litrassa vettä on noin 0,15 grammaa deuteriumia. Kun tämä määrä deuteriumatomeja fuusioidaan tritiumin kanssa (D-T-reaktio), vapautuu energiaa noin 126 miljardia joulea (GJ).Veden höyrystymislämpö: Veden höyrystymiseen (100-asteisen veden muuttamiseen höyryksi) tarvitaan noin 2,26 miljoonaa joulea (MJ) per litra.Lopputulos: Kun kokonaisenergia jaetaan yhden litran höyrystämiseen vaadittavalla energialla (\(\frac{126\ 000\ MJ}{2,26\ MJ/l}\)), saadaan tulokseksi noin 55 900 litraa.
Huomautus: Jos mukaan lasketaan myös kylmän huoneenlämpöisen veden esilämmitys 100-asteiseksi ennen höyrystämistä, energia riittää silti noin 48 000 vesilitran täydelliseen keittämiseen ja höyrystämiseen.
#
Miksi pitoisuus vaihtelee eri alueilla?
Koska deuteriumatomi on kaksi kertaa painavampi kuin tavallinen vetyatomi, sitä sisältävä vesimolekyyli (HDO tai D₂O) on raskaampi. Tämä vaikuttaa veden kiertokulkuun luonnossa (isotooppifraktioituminen):
Merivesi ja päiväntasaaja: Merivedessä pitoisuus on korkein (noin 155–156 ppm), koska tavallinen, kevyempi vesi haihtuu auringon lämmössä helpommin ilmakehään, jolloin deuterium rikastuu mereen.
Sadevesi ja sisämaa: Kun pilvet liikkuvat rannikolta sisämaahan, raskaampi deuterium pisahtaa ensimmäisenä alas sateena. Mitä pidemmälle sisämaahan tai vuoristoon mennään, sitä vähemmän sadevedessä on deuteriumia.
Napajäätiköt: Maapallon alhaisimmat deuteriumpitoisuudet löytyvät Etelämantereen ja Grönlannin ikijäästä (jopa alle 90 ppm), koska sinne asti kulkeutunut ja lumeksi tiivistynyt vesi on käynyt läpi pitkän haihtumis- ja satamisprosessin.
¤
Miettikääpäs tätä.Vedestä löytyy energiaa, mutta kuinka se saadaan käyttöön?
