重水素とは？

重水素は、化学元素の水素の同位体です。 1つのプロトンを持つ通常の水素とは異なり、重水素には1つのプロトンと1つの中性子があります。 この同位体は非放射性であり、水素が存在するところはどこでも少量で見られます。 主に核融合で、核分裂炉の減速材として、核磁気共鳴イメージングで使用されます。

ほとんどの場合、重水素は通常の水素と化学的に同一です。 化学結合の水素の代わりに使用でき、ほとんどの生物は高レベルの重水素で正常に成長できます。 「重水」と呼ばれる重水は、同位体の余分な質量のために奇妙な効果を示します。 それは通常の水よりも濃く、重い水の氷が沈みます。 少量の重水を消費する生物は一般的に影響を受けませんが、余分な質量により結合特性がわずかに変化し、重水が多すぎると細胞の生化学を混乱させる可能性があります。

重水素は海水から抽出され、約300 ppmの濃度で検出されます。 それは非常に希薄であるため、抽出プロセスはエネルギー集約型で高価です。 1ポンド（0.4キログラム）は数百米ドル（USD）かかります。 その原子質量により、同位体は通常の水素よりも優れた中性子減速材であり、CANDU設計などの一部の核分裂炉では酸化重水素が使用されます。 重水素は核爆弾の製造にも使用され、第二次世界大戦中、連合国はドイツの主要な重水素工場を爆撃して原子兵器の取得を阻止しました。

達成が容易な核融合反応のほとんどは、人工核融合研究の現在の焦点である重水素-トリチウムを含む重水素を成分として使用します。 星の内部で生成された同位体のほとんどは、すぐに再び融合されるため、宇宙の水素の大部分は水素のままであるか、ヘリウムや炭素などのより重い元素に融合されます。 褐色hydrogen星は、通常の水素を融合するのに十分なコア温度を持たないため、重水素を融合することで数百万年間安定した状態を保つことができます。