<page> <title>Eau lourde</title> <id>47460</id> <revision> <id>29626191</id> <timestamp>2008-05-16T12:21:10Z</timestamp> <contributor> <ip>195.220.36.4</ip> </contributor> <comment>/* Norvège */</comment> <text xml:space="preserve">L''''eau lourde''' est de l’[[oxyde]] de [[deutérium]] (formule : D<sub>2</sub>O ou ²H<sub>2</sub>O). Chimiquement, elle est identique à l’[[eau]] normale (H<sub>2</sub>O), mais les [[atomes]] d’[[hydrogène]] dont elle est composée en sont des [[isotopes]] lourds, du [[deutérium]], dont le [[noyau atomique|noyau]] contient un [[neutron]] en plus du [[proton]] présent dans chaque atome d’hydrogène. Il existe aussi de l’eau semi-lourde (HDO ou H²HO), d'ailleurs en proportion naturelle bien plus importante que l'eau lourde. [[Gilbert Newton Lewis]] isola en [[1933]] le premier échantillon d’eau lourde pure. ==Propriétés physico-chimiques de l'eau lourde comparées à celles de l'eau (H<sub>2</sub>0)== {| class="wikitable" |- ! align="left" | Propriété || D<sub>2</sub>O (eau lourde) || H<sub>2</sub>O (eau) |- | Température de fusion (°C) ||align="center"| 3,81 ||align="center"| 0,00 |- | Température de vaporisation (°C) ||align="center"| 101,42 ||align="center"| 100,00 |- | Densité (à 20°C) ||align="center"| 1,1056 ||align="center"| 0,9982 |- | Température correspondant à la densité la plus élevée (°C) ||align="center"| 11,6 ||align="center"| 4,0 |- | Viscosité (à 20°C, [[Pascal (unité)|Pa]]·[[second|s]]) ||align="center"| 1,25.10<sup>-3</sup> ||align="center"| 1,005.10<sup>-3</sup> |- | Tension superficielle (à 25°C, N·m<sup>-1</sup>)||align="center"| 7,193·10<sup>-2</sup> ||align="center"| 7,197·10<sup>-2</sup> |- |- | Enthalpie de formation (gaz, kJ/mol) ||align="center"| -249,20||align="center"| -241,83 |- | pH (à 25°C) ||align="center"| 7.41 ||align="center"| 7.00 |- |} Sa [[densité]] est plus élevée que celle de l'eau, d'où son nom d'eau "lourde". == Utilisations == === Résonance magnétique nucléaire === L’oxyde de deutérium est utilisé en [[spectroscopie]] par [[résonance magnétique nucléaire]] aussi appelée RMN. === Modérateur de neutrons === L’eau lourde est utilisée dans certaines [[Filière nucléaire|filières]] de [[réacteur nucléaire|réacteurs nucléaires]] comme [[Modérateur (nucléaire)|modérateur de neutrons]] dans le but de ralentir les [[neutron]]s issus de réactions de [[fission nucléaire]]. Les neutrons ralentis ont alors une probabilité plus élevée d'aller provoquer de nouvelles fissions de noyaux d'[[uranium]], permettant ainsi la [[Réaction en chaîne (nucléaire)|réaction en chaîne]]. Le [[réacteur CANDU]] est un réacteur nucléaire à [[uranium]] naturel à eau pressurisée utilisant ce système de modération. L’eau (classique H<sub>2</sub>O) est aussi capable de ralentir les neutrons d’une réaction de fission. Cependant elle les absorbe trop pour que la réaction puisse s’entretenir d’elle-même dans un réacteur à uranium naturel. Toutefois, cette eau normale peut être utilisée si de l’[[Enrichissement de l'uranium|uranium enrichi]] est utilisé. === Détecteur de neutrinos === L’[[observatoire de neutrinos de Sudbury]] SNO (Ontario, [[Canada]]) utilise 1000 tonnes d’eau lourde dans une cuve enterrée dans une mine à plus de deux kilomètres sous terre afin d’être protégé des [[rayon cosmique|rayons cosmiques]]. Le SNO détecte l’[[Effet Tcherenkov]] produit quand un [[neutrino]] traverse l’eau lourde. == Considérations médicales == L’eau lourde n’est pas considérée comme [[toxique]]. Cependant quelques réactions métaboliques nécessitent de l’eau classique, c’est pourquoi la consommation exclusive d’eau lourde peut être considérée comme dangereuse pour la santé. Des expériences sur des [[souris]] ont montré que le principal effet de cette consommation est de réduire le nombre de [[mitose]]s, causant progressivement la dégradation des tissus qui nécessitent une rapide régénération. Après plusieurs jours d’ingestion d’eau lourde uniquement, les fluides corporels contiennent environ 50% d’eau lourde. À ce moment, les symptômes commencent à apparaître, dont la réduction des [[division cellulaire|divisions cellulaires]], notamment pour les cellules à renouvellement rapide telles que celles des cheveux ou des parois de l’estomac. De nouvelles thérapies pourraient peut-être utiliser ces effets afin de permettre la rémission de certains [[cancer]]s. Toutefois aucun résultat n’a encore été publié. == Production == Sur [[Terre]], l’eau semi-lourde (HDO) est naturellement présente dans l’eau avec une proportion de 0,03125% soit une molécule pour 3200 molécules d’eau. Elle peut être séparée de l’eau classique par [[distillation]] ou [[électrolyse]], mais également par divers procédés chimiques d’échange qui exploitent les affinités différentes du deutérium et de l’hydrogène pour différents composés. Ces réactions chimiques sont basées sur la légère différence de [[poids moléculaire]], qui produit une légère différence dans la vitesse à laquelle les réactions chimiques se produisent. Produire de l’eau lourde pure par distillation ou électrolyse exige une grande cascade de distillateurs ou de chambres d’électrolyse et consomme de grandes quantités d’électricité, c’est pourquoi les méthodes chimiques sont généralement préférées. === Norvège === {{Article détaillé|Bataille de l'eau lourde}} En [[1934]], [[Norsk Hydro]] construit à [[Vemork]], en [[Norvège]], la première installation de production d’eau lourde commerciale, d’une capacité de 12 tonnes par an. Pendant la [[seconde Guerre mondiale]], les [[Alliés]] décidèrent de détruire l’usine afin d’empêcher l’[[Allemagne]] de développer des [[arme nucléaire|armes nucléaires]]. En [[1942]], un raid de parachutistes anglais échoue dans cette mission, leur planeur s'écrasant près du site. Tous ses membres décèdent dans l’accident ou sont tués par les Allemands. En février [[1943]], un groupe de douze agents britanniques est parachuté en Norvège ; le commando parvient à perturber la production pendant deux mois, en dynamitant les installations. Le 16 novembre [[1943]], les Alliés larguent plus de quatre cents bombes sur le site de production, incitant le gouvernement nazi à déplacer en Allemagne toute la production. Le 20 février [[1944]], Knut Haukelid, un partisan norvégien coule le bac convoyant l’eau lourde sur le [[lac Tinn]] (''Tinnsjoe'' en norvégien). Ce sabotage coûta la vie à quatorze civils norvégiens. L’histoire a servi de fil conducteur au film ''[[Les Héros de Télémark]]'' produit en [[1965]] et interprété entre autres par [[Kirk Douglas]]. === France === La France a produit de l'eau lourde dans des proportions très faibles entre [[1958]] et [[1963]]. La première usine productrice fut celle de l'ONIA (Office National des Industries de l'Azote) à [[Toulouse]], en place de la tristement célèbre [[AZF]]. Des quantités de 2 à 3 tonnes d'eau lourde par an ont été produites sur ce site toulousain que les allemands avaient sélectionné en [[1943]] en construisant une grande enceinte souterraine au centre du site industriel en prévision d'une production dès fin [[1944]] qui n'eut jamais lieu. La production fut poursuivie sur le site frère de [[Mazingarbe]] (Pas de Calais) jusqu'en [[1971]]. Le principal client était le [[Commissariat à l'énergie atomique]] pour ses besoins expérimentaux et pour la [[centrale nucléaire]] expérimentale des Monts d'Arrée à [[Brennilis]] arrêtée et en cours de déconstruction aujourd'hui. Une partie de cette production fut stockée au sud de Toulouse dans l'ancien camp militaire de Clairfont en bordure de Garonne (un des sites toulousains de [[Véolia]] actuellement). === Canada === [[Énergie Atomique du Canada Limitée]] (EACL) a conçu un réacteur nucléaire nécessitant de grandes quantités d’eau lourde utilisée en tant que [[modérateur (nucléaire)|modérateur de neutrons]]. EACL a commandé deux installations de production d’eau lourde qui ont été construites à [[Glace Bay]] au [[Canada Atlantique]] et à [[Port Hawkesbury]] en [[Nouvelle-Écosse]]. Ces usines se sont avérées avoir des défauts de conception, construction et production. Par la suite '''Ontario Hydro''' a développé le ''plan eau lourde de Bruce'' de sorte qu’il ait un approvisionnement interne fiable pour les centrales actuelles et futures. Ces deux unités ont été arrêtées en 1985 quand leur production s’est avérée inutile. L’installation de production d’eau lourde du [[comté de Bruce]] en [[Ontario]] était la plus grande usine d’eau lourde du monde avec une capacité de 700 tonnes par an. 340&nbsp;000 tonnes d’eau normale étaient nécessaires pour produire une tonne d’eau lourde grâce au [[procédé au sulfure d'hydrogène de Girdler]]. Cette installation faisait partie d’un complexe qui incluait les 8 réacteurs CANDU qui ont fourni la chaleur et la puissance pour la production d’eau lourde. Les installations ont été construites à ''[[Point Douglas]]'' dans le comté de Bruce au dessus du [[lac Huron]] où elles avaient accès aux eaux des [[Grands Lacs (Amérique du Nord)|Grands Lacs américano-canadiens]]. L’usine de Bruce a été chargée en [[1979]] de fournir de l’eau lourde afin de satisfaire l’augmentation de la production d’énergie nucléaire en Ontario. Les usines se sont avérées sensiblement plus efficaces que prévu et seulement trois des quatre unités ont été construites. En [[1993]] le programme nucléaire d’Ontario Hydro a été ralenti puis arrêté en raison d’une surproduction d’électricité. Une consommation plus parcimonieuse et un recyclage de l’eau lourde ainsi que la surproduction à Bruce a laissé le [[Canada]] avec d’important stocks d’eau lourde suffisants pour satisfaire ses futurs besoins. Pour finir, l’usine de Bruce a été fermée en [[1997]], pour être progressivement démantelée et le site dépollué. Le procédé de Girdler produit de grandes quantités de [[sulfure d'hydrogène]], soulevant des inquiétudes environnementales en cas de libération dans l’[[Atmosphère de la Terre|atmosphère]]. EACL recherche actuellement d’autres procédés plus efficaces et plus écologiques pour produire de l’eau lourde. Cette production est essentielle pour les futurs réacteurs CANDU puisque l’eau lourde représente environ 20% de l’investissement financier de chaque réacteur. === Inde === L’[[Inde]] est le second producteur d’eau lourde du monde grâce a son ''[[Heavy Water Board]]''. === Autres pays=== L’[[Argentine]] est un autre producteur déclaré d’eau lourde. La [[Roumanie]] quant à elle est un producteur et exportateur. Le [[Traité de non-prolifération nucléaire]] impose aux gouvernements signataires un contrôle volontaire, via l'[[Agence internationale de l'énergie atomique]] (AIEA) de Vienne, sur la production et l'utilisation d'eau lourde, ainsi qu'une protection physique efficace afin de prévenir des vols. Le [[plutonium]] est un sous-produit normal du fonctionnement d'un réacteur à eau lourde, pouvant permettre, après retraitement (raffinage), un programme militaire de fabrication d'[[arme nucléaire|armes nucléaire]]s, comme le firent l'[[Inde]], [[Israël]], le [[Pakistan]] et la [[Corée du Nord]], pour ne citer que ceux connus ou soupçonnés d'avoir mené leur programme au but. L'[[Iran]], signataire du traité en 1970 (avant la révolution), possède des usines d'eau lourde et travaille actuellement (2005) sur les technologies permettant la construction et l'exploitation de réacteurs à eau lourde, en plus de ses centrales à eau légère. == Filmographie == * L'eau lourde joue un rôle important dans quelques films : ** [[Les Héros de Télémark]] ** [[Bon voyage (film, 2003)|Bon voyage]], où les Nazis veulent s'en saisir pour fabriquer une bombe atomique. Voir l'article sur la [[Bataille de l'eau lourde]] pour les faits réels de la [[Seconde Guerre mondiale]]. * Ainsi que dans quelques séries : ** [[Stargate SG1]] : épisode 4x02 "L'autre coté", une civilisation utilise le deutérium afin d'alimenter des générateurs. ** [[Hogan's heroes]] (''[[Papa Schultz]] - [[Stalag 13]]'') : épisode 1x09 "L'eau lourde", Hogan doit faire disparaître un tonneau d'eau lourde provenant de Norvège, et qui est gardé dans le camp. == Voir aussi == === Liens externes === * {{fr}} ''[http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=1863381 Pharmacological uses and perspectives of heavy water and deuterated compounds]'', Kushner D. J., Baker A., Dunstall T. G., Canadian journal of physiology and pharmacology, 1999, vol. 77, no 2, pp. Ai-Aviii (2 p.1/4), pp. 79-88 (résumé en français) {{Portail|eau|chimie|physique|énergie}} [[Catégorie:Eau]] [[Catégorie:Forme de l'eau]] [[Catégorie:Matériau nucléaire]] [[ar:ماء ثقيل]] [[az:Ağır su]] [[be-x-old:ЦÑÐ¶ÐºÐ°Ñ Ð²Ð°Ð´Ð°]] [[bg:Тежка вода]] [[ca:Aigua pesant]] [[cs:Těžká voda]] [[da:Tungt vand]] [[de:Schweres Wasser]] [[el:ΒαÏÏ ÏδωÏ]] [[en:Heavy water]] [[eo:Peza akvo]] [[es:Agua pesada]] [[fa:آب سنگین]] [[fi:Raskas vesi]] [[he:×ž×™× ×›×‘×“×™×]] [[hi:à¤à¤¾à¤°à¥€ जल]] [[hsb:Ćežka woda]] [[hu:NehézvÃz]] [[id:Air berat]] [[it:Acqua pesante]] [[ja:釿°´]] [[ko:중수]] [[nl:Zwaar water]] [[nn:Tungtvatn]] [[no:Tungtvann]] [[pl:Ciężka woda]] [[pt:Ãgua pesada]] [[ro:Apă grea]] [[ru:ТÑÐ¶Ñ‘Ð»Ð°Ñ Ð²Ð¾Ð´Ð°]] [[sk:Ťažká voda]] [[sl:Težka voda]] [[sr:Тешка вода]] [[sv:Tungt vatten]] [[te:à°à°¾à°°à°œà°²à°‚]] [[tr:Ağır su]] [[zh:釿°´]]</text> </revision> </page>