6. Úvodní poznámka
Těžká voda může být vyráběna různými postupy. Nicméně dva postupy prokázaly svou komerční životaschopnost. První je založen na výměnné reakci voda - sirovodík (GS proces) a druhý na výměnné reakci amoniak - vodík.
GS proces je založen na výměně vodíku a deuteria mezi vodou a sirovodíkem v řadě kolon, které jsou provozovány tak, že jejich horní sekce je studená a spodní sekce je horká. Voda protéká kolonami shora dolů, zatímco plynný sirovodík proudí ode dna kolon k jejich horní části. K lepšímu promíchání plynu a vody slouží řada perforovaných pater. Deuterium přechází do vody při nízkých teplotách a do sirovodíku při vysokých. Plyn nebo voda obohacené deuteriem jsou odváděny z prvního stupně kolon na kontaktu horké a studené sekce a tento proces se opakuje i v kolonách následujících stupňů. Produkt z posledního stupně, voda obohacená deuteriem do koncentrace 30 % deuteria, je dopravován do destilační jednotky, kde je vyráběna těžká voda reaktorové kvality, tj. 99,75 %-ní oxid deuteria.
Pomocí procesu výměny mezi amoniakem a vodíkem lze extrahovat deuterium ze syntézního plynu při jeho kontaktu s kapalným amoniakem za přítomnosti katalyzátoru. Syntézní plyn je přiváděn do výměnných kolon a do konvertoru amoniaku. V kolonách plyn proudí ode dna k horní části, zatímco kapalný amoniak stéká shora dolů. Deuterium přechází z vodíku obsaženého v syntézním plynu do amoniaku, kde se koncentruje. Amoniak se potom přivádí do krakovacího zařízení na dno kolony, zatímco plyn proudí do horní části konvertoru amoniaku. Další obohacování probíhá v následujících stupních a těžká voda vhodná pro použití v reaktoru se vyrábí v konečné fázi destilací. Výchozí syntézní plyn může být poskytován závodem na výrobu amoniaku, který může být postaven jako součást závodu na výrobu těžké vody využívající výměny amoniak-vodík. Zdrojem pro získávání deuteria při výměnném procesu amoniak - vodík může být rovněž obyčejná voda.
Mnohá klíčová zařízení pro závody na výrobu těžké vody, využívajících procesu GS nebo procesu výměny mezi amoniakem a vodíkem, jsou stejná jako v některých provozech chemického průmyslu a průmyslu zpracování ropy. To platí především pro malé závody, využívající GS-proces. Nicméně jen málo položek bývá „běžně ke koupi“. GS proces i výměnný proces amoniak - vodík vyžadují manipulaci s velkým množstvím hořlavých, korozívních a toxických kapalin při zvýšených tlacích. V souvislosti s tím je vyžadován velmi pečlivý výběr a specifikace materiálů při stanovení projekčních a provozních norem pro závody a zařízení, využívající výše uvedené procesy, s cílem zajištění jejich dlouhodobé životnosti, vysoké bezpečnosti a spolehlivosti. Volba velikosti závodu závisí především na ekonomické stránce a potřebách. Většina položek by tedy byla upravována podle požadavků zákazníka.
Závěrem je třeba poznamenat. že v obou výměnných procesech (proces GS a proces založený na výměnné reakci amoniak - vodík) mohou být části zařízení, která nejsou jednotlivě speciálně konstruovány nebo upraveny pro výrobu těžké vody, smontovány do systémů. které jsou speciálně konstruovány nebo upraveny pro tuto výrobu. Příklady takových systémů je výroba katalyzátoru používaném ve výměnném procesu amoniak - vodík a destilace vody, používaná ke konečnému koncentrování těžké vody do úrovně reaktorové kvality.