Artikkel

Hva er tungtvann?

Cocktail av kjemikalier
Bilde av forsiden på boken til Svein Stølen, En cocktail av kjemikalier.

Hva er tungtvann?

Siden jeg er kjemiker liker jeg å minne folk på hvor viktig kjemi egentlig er, for når det kommer til stykket, finner man interessant kjemi i det aller meste. Vår nye rektor, Svein Stølen, ga i 2011 ut boken En cocktail av kjemikalier - en morsom bok som gir gode eksempler på kjemiens tilstedeværelse i de mest hverdagslige situasjoner. Du kan lese om kjemien i alt fra mobiltelefoner til skismøring eller pubertetens utfordringer og alkoholens virkninger på oss mennesker. 

Kampen om tungtvannet

De fleste har hørt om tungtvann, spesielt fordi tungtvannsproduksjonen på Rjukan i Telemark ble sentrum for en dramatisk historie under 2. verdenskrig. Ved utbruddet av andre verdenskrig forsøkte både Storbritannia og Tyskland å sikre seg mest mulig av stoffet. Da Norge ble okkupert i 1940, endret situasjonen seg dramatisk. Tysk kontroll over produksjonen på Rjukan ble på alliert side sett på med den aller største uro. 

Andre verdenskrig var den blodigste og mest ødeleggende militære konflikten noensinne, men krigen førte også med seg en rekke teknologiske og vitenskapelige nyvinninger som skulle få store samfunnsmessige konsekvenser, som du kan lese mer om her.

Det er skrevet mange bøker om tungtvannsaksjonen på Vemork ved Rjukan, og for et par år siden viste NRK den populære TV-serien  «Kampen om tungtvannet», regissert av av Per-Olav Sørensen. 1,2 millioner så de to første episodene, og jeg var en av dem som fulgte med fra sofaen med sterk interesse og stor begeistring. Serien har fått svært gode omtaler – vel fortjent etter min mening! Det er ikke hver dag kjemien blir en sentral del av en spenningsserie på TV, men her handler det altså om tungtvann.

Tungtvann
Tungtvann

Tungtvann - hva er det?

Så, hva er egentlig tungtvann? Og, hvilken rolle spilte norske vitenskapsmenn i den dramatiske historien om industriell produksjon av tungtvann ved Norsk Hydro i Telemark? I TV-serien får vi et innblikk i det tette samarbeidet mellom vitenskapsmiljøet ved Norges Tekniske Høgskole, NTH – nåværende NTNU – og Norsk Hydro. Vi blir også presentert for internasjonalt fremragende vitenskapsmenn innen fysikk og kjemi, som Niels Bohr og Werner Heisenberg, som begge har hatt stor betydning for utviklingen av naturvitenskapen.

Tungtvann er kjemisk sett nært beslektet med vanlig vann; dihydrogenoksid – H2O, som består at to hydrogenatomer og ett oksygenatom. Tungtvann, derimot, består av to deuteriumatomer og ett oksygenatom, dideuteriumoksid – D2O. Deuterium er også kalt tungt hydrogen, og er en stabil isotop av hydrogen. Forskjellen består i at kjernen i deuteriumatomet består av et nøytron og et proton, mens den vanligste hydrogenkjernen består av kun ett proton. Den kjemiske formelen for deuterium er 2H eller D. Det kalles også for hydrogen-2. Isotopnavnet kommer fra det greske navnet deuteros, som betyr to. Omtrentlig 0,015 % av all hydrogen er deuterium (0,030 % i forhold til vekt). I havet finner man omtrent et deuteriumatom pr 6500 hydrogenatom. Tungtvann er en vannklar væske uten lukt og smak, og den skiller seg fra vanlig vann blant annet ved at både smeltepunktet, kokepunktet og tetthet er høyere. Tungtvann anvendes i kjernereaktorer, som moderator for å bremse nøytronene slik at disse får den riktige hastighet, men også som varmeutvekslingsmedium.

Kjente vitenskapsmenn

Leif Tronstad, som er en av hovedfigurene i TV-serien, er en relativt ukjent skikkelse for de fleste av oss. Som vitenskapsmann, kriger og nasjonal strateg er han imidlertid historisk betydningsfull og var en annerledes motstandshelt. Bare 33 år gammel ble Tronstad utnevnt til professor i uorganisk kjemi i 1936 og ble dermed en av Norges yngste professorer. Tre år tidligere hadde han kontaktet Norsk Hydro med ønske om å utvikle tungtvannsproduksjon ved anlegget på Vemork i Telemark. Han var sentral i oppbygginga av dette anlegget. Han døde dessverre i kamphandlinger før krigens slutt, i mars 1945.

Werner Heisenberg er nok en mer kjent skikkelse, i alle fall for oss som har studert kjemi og fysikk. Han ble professor ved universitetet i Leipzig i 1927, bare 26 år gammel. I 1932, 31 år gammel, fikk han Nobelprisen i fysikk for sitt arbeid innen kvantemekanikken. For egen del vil jeg alltid forbinde ham med usikkerhetsrelasjonen i teoretisk fysikk, som sier at hvis vi vet helt nøyaktig hvor en partikkel er, kan vi ikke finne ut nøyaktig hvor raskt den beveger seg! 

Werner Heisenberg ledet nazistenes atomprosjekt. Heisenberg trengte tungtvann, som kun ble produsert av Norsk Hydro på Vemork, til reaktoren han skulle bygge. Tungtvannsfabrikkens skaper, vitenskapsmann og motstandsmann Leif Tronstad fattet mistanke ved tyskernes tungtvannkjøp og kontaktet derfor engelsk etterretning. I forbindelse med TV-serien er det trukket frem nye aspekter ved Heisenbergs virke, som belyser ulike sider av hans motivasjon for sin forskning i forbindelse med hans rolle under 2. verdenskrig.

Niels Bohr var en av de mest kjente fysikerne i det 20. århundre og er kjent som grunnleggeren av kvantemekanikken. I 1922 fikk han Nobelprisen i fysikk for sitt studium av atomstrukturen og strålingen som ble sendt ut fra atomene.  Bohrs aller viktigste vitenskapelige oppdagelse var atommodellen. Ved å studere det enkleste atomet, hydrogenatomet, og dets linjespektrum, erklærte han at dets elektron bare utstrålte energi når det gikk fra ett tillatt nivå til et nivå med lavere energi. Atomet kan absorbere og gi fra seg energi bare i gitte mengder, kvanter, som tilsvarer energiforskjellen mellom tillatte nivåer.

Det fine med denne spennende og innholdsrike TV-serien, som tydeligvis fanget interesse blant store deler av befolkningen, var at den også bidro til å skape interesse om viktig kunnskap om kjemiens spennende verden, og det gleder jo en gammel kjemiker! 

Er du interessert i forskningsnyheter om teknologi og realfag? Følg oss på Facebook eller abonner på nyhetsbrevet vårt.

Skriv ny kommentar

Verifiser deg (din epost-adresse vil ikke bli vist offentlig)