⑴ 日本在地下1000米深处,储存了5万吨超纯水,20多年来目的何在
日本作为一个岛国, 自然资源并不丰富,经常要向别国进口石油、煤炭 ,但凡事都有利有弊,日本虽然极度缺乏工业原料,但却是个水资源大国。
在世界水资源匮乏的现在,水资源已经成为世界性的问题。但 日本作为一个水资源大国,却在一个偏远城市的地下藏起了5万吨超纯水 ,这是怎么回事?难道说又是日本的阴谋吗?
日本为什么要储存这么多超纯水?
超纯水,顾名思义就是超级纯净的水, 电阻率达到18 MΩ*cm(25 )的水就称之为超纯水 。超纯水并不常见,一般只有在实验室才会用到。
因为这种水, 除了水分子外,几乎没有什么杂质, 不仅没有细菌,也没有人体所需的矿物质微量元素。如果意外喝下去,还会引起细渗透压变化,导致细胞膨胀甚至破裂,对人体造成损伤。
那日本储存这么多的超纯水来做什么?这些水又不能喝。答案是, 为了探测中微子 。
在上个世纪80年代,日本为了探测质子衰变,在岐阜县的一个废弃矿山的矿井中,修建了一个名叫 “神冈核子衰变实验”的神秘建筑, 完工后整个建筑呈圆柱形,高16米,直径15.6米,装有3000吨水和大约1000只光电倍增管。
起初因为灵敏度不够,没有达到探测目的,就在1985年开始扩建,这极大地提高了探测器的灵敏度。于是在87年2月,神冈探测器与美国的探测器共同发现了 大麦哲伦星云中超新星1987A爆炸时产生的中微子, 这是人类首次探测到太阳系以外的天体产生的中微子。
这次探测给了日本研究人员极大地鼓舞,又对实验室进行了扩建,耗资1亿美元建造了更大的探测器,也就是今天的“ 超级神冈探测器” 。其中的探测物质从3000吨超纯水,增加到50000吨超纯水,各方面全面升级,可谓是鸟枪换炮。
1996年,“超级神冈探测器”正式被投入使用,探测范围从原来的探测质子的衰变,扩展到寻找太阳、地球大气的中微子, 并观测银河系内的超新星爆发。
自1998年,超级神冈探测器开始发布中微子探测结果起, 就给日本科学界带来了多个诺贝尔物理学奖桂冠 ,例如小柴昌俊(2002年)以及梶田隆章(2015年)。
什么是中微子?
现代科学证实, 人类所在的物质世界,是由各种基本粒子构成的, 中微子也是组成自然界的基本粒子之一,是轻子的一种。
不过中微子却有着非常奇特的性质, 虽然它的数量之多,在宇宙中无处不在,但却基本不与其他物质进行相互作用,是个中性物质, 因此就算每秒钟通过我们眼睛的中微子数十亿计,我们也浑然不觉,被称为宇宙“隐身人”。
最初提出中微子设想的是匈牙利物理学家泡利,当时的科学家在研究β衰变(即原子核辐射出电子转变成另一种核)时,发现在这个过程中有一部分能量不知去向。于是开始开始质疑能量守恒定律,但年仅30岁的泡利坚信能量守恒定律,于是提出非凡的猜想:在此过程中, 必定还有一种不带电的、质量极小的与物质相互作用极弱,以至于无法探测到的新粒子放出来,是它带走了那一部分能量。 他把这种未知的粒子叫做“小中子”,就是现在说的“中微子”。
1942年,美国物理学家艾伦按照我国物理学家王淦昌提出的方法, 首次通过实验间接证实了中微子的存在。
在泡利提出“中微子假说”后的26年后,也就是1956年美国加利福尼亚大学莱因斯教授带领的团队,通过把400升醋酸镉水溶液作为靶液,放入新投入使用的核反应堆中(作中微子源),每小时测得2.8个中微子,这个结果与泡利的理论预测完全一致。 因为在实验中直接观测到了中微子,莱因斯于1995年获得诺贝尔奖。
中微子,作为宇宙中的基本粒子之一, 它们的速度非常接近光速,而且个头小、不带电,只参与非常微弱的弱相互作用和引力相互作用。 而且这种力的作用距离极短(小于10^-17米),这个范围其实就是原子核内的夸克层面。
因为中微子,不与其他物质反应的性质,导致科学界花费了接近30年才直接观测到中微子。直到后来,科学家发现,中微子在水中穿行时,又极小的概率与水中的氢原子与氧原子发生反应。由于光在水中的速度只有真空中的75%,而接近光速的中微子,在水中的速度比光还快, 中微子在水中的“超光速”会发出一种独特的辐射光,切伦科夫辐射光。
而日本之所以会在地深处1000米的地方装上5万吨超纯水, 一个是为了更好地与中微子反应,另一个就是为了避免接收到出中微子外其他的宇宙射线, 保证中微子发出的切伦科夫辐射光能被准确的记录下来。
为了记录这些辐射光,科学家在超级神冈探测器的内壁上 设置了1.12万个光电倍增管 ,其功能是 将辐射光信号尽可能地放大(可以高达1亿倍) 。工作时,这一万多个光电倍增管就是一万多只眼睛,它们在黑暗中忠实的记录着中微子在超纯水中反应发出的切伦科夫辐射光信号。
事实证明这个装置十分有效,不仅首次 观测到超新星爆发时散射的中微子 ,还观测到来自太阳系的中微子。
是的,这些会“隐身”的中微子就是来自于太阳。 太阳这个巨大的恒星,相当于一个大型的热核反应堆,无时不刻进行着聚变反应, 向宇宙散发出无数的中微子,因为地球没有完全接受到来自太阳的中微子,所以无法估计中微子的数量有多大。
根据物理学家的研究表明, 太阳每产生3个光子就会伴随产生两个中微子, 但在相当长的时间里,地球上观测到的中微子数量只有理论的三分之一,这就是美国科学家戴维斯发现太阳中微子失踪之谜,他也因此获得了2002年的诺奖。
我们不禁会想这剩下的三分之二的中微子跑到哪里去了,凭空消失了吗?直到1987年观测到的一场超新星爆炸,那些产生的中微子并没有像太阳中微子一样消失了三分之二, 于是科学界猜想,中微子可能不止一种,而是有三种,并且相互之间还可以互相转化, 这就是日本东京大学教授小柴昌俊提出的“中微子震荡”假设。在2001年加拿大SNO实验也证实了失踪的太阳中微子转换成了其它中微子。证实了中微子之间可以互相转化,并且中微子的数量不止一种。
现代科学研究告诉我们, 中微子的种类上限为3,即有3种中微子。 除了上述发现的电子型中微子之外,还有μ型中微子(1962年发现)和τ型中微子(1975年发现),每一种中微子都有相同的反中微子。
中微子的作用
一、获得恒星内部的消息
因为中微子是质量极小的不带电的基本粒子。它广泛存在于宇宙的每一个角落, 平均每立方厘米就有300个左右,比其他所有的粒子多出数十亿倍, 对整个宇宙有着举足轻重的地位。
而且因为它几乎不与一般的物质产生相互作用,在恒星内部的中微子可以不受拘束地跑出恒星表面,因此只要探测到这些来自于恒星内部的中微子可以获得有关其内部的信息。 得到太阳、超新星乃至整个宇宙内部的演化过程和内部结构的规律。
二、地质学
此外,由于中微子与物质相互作用的截面会随着中微子能量的提升能增大,利用高能加速器对中微子进行加速,产生的定向照射地层,与地层物质性互作用相互作用会产生内局部震动, 能够实现对深层地质的扫描和勘探。
而且地球内部的放射性元素衰变也会产生中微子, 捕捉这些中微子就可以得到地球内部结构的精确数据和演进规律, 让埋在地球深处的奥秘一览无遗。
三、核反应过程的诊断
也许中微子最明显的应用就是在核反应堆中。这一领域正在积极发展,并基于这些粒子正在创建各种传感器,从而能够实时监测核电站反应堆的功率,并了解其燃料的复合成分。
四、军事领域
1、 中微子雷达
因为核反应会产生大量的中微子,中微子可以轻易地穿透各种障碍物。所以通过中微子信号的探测可以发展出中微子雷达,实现对深海核潜艇和地下核设施的精准定位。
2、中微子武器
主要用于销毁敌人的核武器库。利用加速产生的中微子束定向照射核材料,可以将核材料点燃和销毁。
3、中微子天文学
通过中微子可以任意穿行恒星内外之间,通过研究这些中微子,可以发现甚至非常遥远天体的属性。因为任何恒星,其本质上都有一个热核反应堆,它们都会发射出大量的中微子。在研究过程中,科学家发现,随着恒星年龄的增长,它形成的粒子的数量在逐渐减少。在“临终时刻”,恒星会失去高达90%的中微子,这就是为什么中微子开始冷却的原因。
4、通讯方式
在这一领域,中微子还没有被真正使用,因为这些技术只停留在理论上。从1970年起美国就有科学家开始研究以中微子为载体的通信技术,因为中微子可以无障碍地任意穿行在事物内部,所以这就极大地促进数据在任何地方的传输,到地球的任何地方,甚至到达地表深处,认为中微子可以胜任全球点对点无线直连以及地面和深海之间电磁波难以完成的通信任务。而且这种通信技术还不会对人体造成辐射伤害,可以说是一种清洁、高效的电子通信方式。
结语
人类的 科技 在不断的进步,从预言中微子到发现,最终证实中微子的存在,科学界花了一个世纪的时间, 但目前我们对于中微子还知之甚少。
日本在2019年发布将升级超级神冈探测器,为储水26亿吨的顶级神冈探测器,将拥有数倍超级神冈探测器的实力, 我国的江门中微子实验,将最早于2022年开始收集数据, 这个位于地下700多米深的中微子探测设施将进一步揭开中微子的神秘面纱。
⑵ 工业超纯水设备、纯水设备的区别
超纯水设备实抄际上就是属于纯水设袭备,因为纯水是说的没有杂质的水,只是采用的工艺不同,一般来说反渗透水也是属于纯水的,纯水只是个统称。
超纯水设备和其他设备的不同主要是工艺不同,业内一般把通过EDI设备处理或者混床处理工艺的水叫做超纯水,而在设备中采用消菌杀毒系统、达到GMP要求的设备叫做纯化水设备,而只有反渗透工艺处理的水叫做纯水设备。
⑶ 纯净水超纯水自来水蒸馏水哪个更纯
一般定义来说超纯水最纯,其次是蒸馏水,蒸馏水又叫做纯水。蒸馏水最不纯
⑷ 什么是磁化水,对人有什么好处,机理是什么
什么是磁化水,是被磁场磁化了的水,是普通的水以一定的流速,沿着磁力线垂直的方向,通过一定强度的磁场,普通水就变成了磁化水,磁化水在工业、农业、医学等领域都有广泛的应用。
普通人喝水为了生存,聪明人喝水为了健康。
本回答中带字图片来自《你是水盲吗》一书
⑸ 为什么要用高纯水机和超纯水机
纯水机与超纯水机首先从名称就能够区分开来,纯水机用于制取纯水,而超纯内水机则用容于制取超纯水。因制水标准不同所以制水工艺就有所不同。与纯水机不同的是超纯水机中在反渗透膜后面装有纯化柱,采用纯化柱对所产纯水进行进一步的深度脱盐,最终达到实验室用水国家标准,一级水标准。
纯水机是通过五级过滤方式,主要过滤掉了自来水中所有的有害物质,出来的水是可以饮用的纯净水,相当于市场上销售的纯净水,不能用于实验过程中。
⑹ 化工行业水处理超纯水的制取和注意什么
化工行业用超纯水系统设备超纯水主要应用于电池行溶剂用水化学分析,软水机功能此外化工超纯水设备特点超纯水传统的制备工艺一般都是采用离子交换树脂进行制取,即耗费物力又浪费人工公司经过多年实践但采用离子交换树脂通常需要经常性的进行树脂再生,常采用反渗透加离子交换系统或EDI相结合用来制备超纯水同时结合最新的膜分离技术,该工艺与传统工艺相比具有运行成本低的优点,离子交换器的再生周期大大延长运行可靠。化工行业用超纯水系统设备与最新工艺相比具有造价低反渗透工艺技术先进可靠耗材易得的优点。还包括的是投资量及运行成本方面进行比较装置与混床离子交换设备属于水处理系统中的精处理设备。
装置在水处理中应用的优越性CEDI电除盐行业用超纯水系统是一个连续净水过程因此其产品水水质稳定,电阻率达到超纯水的指标混床离子交换设施的净水过程是间断式的,其产品水水质较高在刚刚被再生后而在下次再生之前其产品水水质较差。小型软水机CEDI电除盐行业用超纯水系统采用的技术在国外广泛的应用有十几年的时间,大多用于制药行业发电工业和实验室微电子行业等特殊的行业。
电除盐行业用超纯水系统具有全新的特点包括连续运行产品水水质稳定,容易实现全自动控制无须用酸碱再生不会因再生而停机。才外还具有的是节省了再生用水及再生污水处理设施无须酸碱储备和酸碱稀释运送设施,使用安全可靠避免工人接触酸碱产水率高占地面积小,降低运行及维护成本设备单元模块化可灵活的组合各种流量的净水设施。
最重要的是还具有安装简单费用低廉设备初投资大,废物回收等场合化工材料产品清洗物质的分离和浓缩以及提纯的设备。纯水电导率从0.1uS/cm-20uS/cm就基本上能满足要求对于水质要求相对来说不是太高,可根据客户对水质的具体EDI等超纯水生产工艺的不同组合采用反渗透,又能满足客户要求的超纯水处理设备生产出即经济实用。化工行业用超纯水系统设备化工材料的生产和加工过程所用的溶剂及清洗过程超纯材料和超纯化学试剂实验室和中试车间,还包括有石英、硅材料生产、加工、提纯电子半导体、集成电路板上用到的化工材等方面。
在表面清洗电解工业和化工工业的应用也日趋广泛的应用范围。利于环保等优点随着设备改进与技术完善以及针对不同行业进行优化,一体软水机具有广泛的应用前景初投资费用会大大降低的最新特点。
电镀涂装用纯水设备全自动电镀洗水处理及回收设备电泳漆系统中,适用于各种大、中、小型不同规格生产线中漆液封闭循环方法如下。
水壶除垢本设备采用当今国际上先进技术电泳漆液通过泵从电泳槽,打到小于20u的袋式过滤器将废水中含金属离子分离出来,水可以直接回到漂洗槽循环再利用或其它20u的预处理过滤器后,金属离子浓缩后直接加入电镀槽然而再回到电泳槽。
电镀涂装用纯水设备该技术彻底改变传统电镀漂洗水的处理方法及保证漂洗水稳定的水质直接进入超滤系统进行漆液浓缩,为企业降低排污费提升产品质量创造经济效益,进口软水机还能达到环保清洁电镀的要求。大都包括有四种软化水质的办法目前最常用的标准方式是离子交换法采用特定阳离子交换树脂由于钠盐的溶解度很高,以钠离子将水中的钙镁离子置换出来避免了温度升高造成水垢生成的情况。
它的主要优点是工艺成熟效果稳定准确可以将硬度降至0的全新特点,拥有了这种方式采用这种的软化水设备叫做离子交换器或者叫做钠离子交换器。
工业软化水设备是全新的软化水设备之一应用了很多软化水的方法和功能原理的设备。软化水设备此外采用的是石灰法详细介绍是向水中加入石灰,只能将硬度降到一定的范围主要是用于处理大流量的高硬水。工业软化水设备最后的一种办法是加药法也就是向水中加入专用的阻垢剂,从而使水垢不能析出沉积目前工业上可以使用的的阻垢剂很多,可以改变钙镁离子与碳酸根离子结合的特性方法的特点是投入较少适应性广,还包括水量软大时运行成本偏高水的应用受到很大限制。工业软化水设备由于加药法只是从化学原理上阻止水垢的生成不归入软化方法中,民用领域中也很少应用并没有降低水的硬度而是称为阻垢。
另外处理后的水适用范围广效果明显而稳定的方法是膜分离法,采用的是反渗透膜可以拦截水中的钙镁离子从根本上降低水的硬度等功能特点。
电泳超滤机电泳水设备可形成闭路循环水冲洗系统装置提高电泳漆的寿命,太阳能热水器安装图并大大提高电泳工件的电泳质量有很高的经济效益回报电泳超滤机电泳水设备而且具有了把透过膜的透过液来作为工位冲洗。电镀涂装用纯水设备此外还具有了新生产的超滤水为出电泳槽工件提供冲洗用水降低了电泳漆的使用费用对环境污染回收后的电泳漆再利用。
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⑺ “超纯水”是怎样的,日本为何要在地下储存了五万吨
“超纯水”是怎样的,日本为何要在地下储存了五万吨?
如果我们要问哪里的水是最清澈的,那么答案大概率就是东京大学在日本岐阜县飞驒市神冈町茂住矿山地下1000米处修建的超级神冈探测器,在这里储存在5万吨超纯水。这5吨超纯水的纯净程度几乎是人类技术所能够做到的极限,没有任何杂质、离子甚至是没有任何空气溶解在水中。那么问题来了,为什么在这地下1000米深度储存5万吨超纯水,到底有什么用意呢?
⑻ 超纯水比蒸馏水还纯吗
超纯水(UPW)是半导体、液晶、芯片及光伏产业生产的重要间接材料之一,所谓的版超纯水即接近权纯态的水,其电阻率一般以18MΩ·cm界定,极限值为18.3MΩ·cm,通俗的理解为超纯水不导电;
除了电阻率在18MΩ·cm以上这个条件外,超纯水还有细菌、硅(以二氧化硅计)、颗粒、TOC、DO等指标,现暂无UPW的GB,一般根据各公司的用水标准而定,半导体行业要求较高、光伏行业较低;
蒸馏水,常说的蒸馏水指一次蒸馏水,定义不足3级水,电阻率低于0.1MΩ·cm,可用于一般行业如医学、食品及实验室用水,其杂志含量较高,可参考网络中的定义。
此外,介于超纯水和蒸馏水之间的还有去离子水(DIW)及二(多)次蒸馏水等。如有疑问可与我进一步探讨。
⑼ 纯水设备与超纯水设备采用工艺方面的区别是什么
超纯水离子交换方式
其流程如下:
原水→原水加压泵→多介质过滤器→活性炭过滤器→软水器→精密过滤器→阳树脂过滤床→阴树脂过滤床→阴阳树脂混床→微孔过滤器→用水点
间歇式离子交换
这种操作方式是将离子交换树脂和待处理的原水混合加以适当搅拌,基本达到交换平衡,使平衡后的水质萍踪设计需求。此方式通常用于小型生产或实验需要。
固定床离子交换
是一种最常用的离子交换方式,是将离子交换树脂置于交换柱内,被处理的原水以一定流速流经树脂床层,达到交换目的。此方式设备简单,操作方便,实用于各种规模的生产,但是其树脂的利用率较低,再生费用较高。
双级反渗透方式
其流程如下:
原水→原水加压泵→多介质过滤器→活性炭过滤器→软水器→精密过滤器→一级反渗透 →PH调节→中间水箱→二级反渗透→纯水箱→纯水泵→微孔过滤器→用水点。
业用纯水设备是用于工业生产用水水的纯水制取装置。工业用纯水机可以用于:饮用水、瓶装水、食品工业用水、半导体工业、精细化工、光学工业用水、电镀用水、医药用水、透析医疗用水、代替各类蒸馏水及超纯水供水等。
⑽ 纯水,超纯水,纯化水的水质一般以电阻率为多少
1.纯水电阻率0.1×10^6Ω·cm(欧·厘米)(25℃,蒸馏水试验数据,理论上纯水不导电内)容;
2.超纯水电阻率10MΩ*cm(25℃)。电阻率在工作温度25℃时,最高理论值能达到18.3MΩ•cm。实际超纯水设备产水在线测试最高值是18.2MΩ•cm。
3.纯化水电阻率≥0.5MΩ.CM(25摄氏度)。对于注射剂、滴眼液容器冲洗用的纯化水的电阻率应≥1MΩ.CM/25℃。