Что такое дейтерий?

Дейтерий является изотопом химического элемента водорода. В отличие от нормального водорода, который имеет один протон, дейтерий имеет один протон и один нейтрон. Этот изотоп нерадиоактивен и обнаруживается в небольших количествах везде, где присутствует водород. Он в основном используется в ядерном синтезе, в качестве замедлителя для реакторов деления и в ядерно-магнитно-резонансной томографии.

По большей части дейтерий химически идентичен обычному водороду. Он может заменить водород в химических связях, и большинство организмов могут успешно выращиваться на высоких уровнях дейтерия. Оксид дейтерия, называемый «тяжелой водой», действительно демонстрирует некоторые странные эффекты из-за дополнительной массы изотопа; она толще обычной воды, и ледяной кубик тяжелой воды утонет. Организмы, которые потребляют небольшое количество тяжелой воды, обычно не подвержены воздействию, но дополнительная масса вызывает небольшое изменение в ее связывающих свойствах, и это может нарушить биохимию клетки, если использовать слишком много тяжелой воды.

Дейтерий извлекается из морской воды, где он находится в концентрации около 300 частей на миллион. Это очень разбавленный, и поэтому процесс извлечения является энергоемким и дорогим; 1 фунт (0,4 кг) может стоить сотни долларов США (USD). Из-за его атомной массы изотоп является лучшим замедлителем нейтронов, чем обычный водород, а оксид дейтерия используется в некоторых ядерных реакторах деления, таких как конструкция CANDU. Дейтерий также используется для изготовления ядерных бомб, и во время Второй мировой войны союзники бомбили главный завод дейтерия в Германии, чтобы помешать ему приобрести атомное оружие.

Большинство легко достижимых реакций синтеза используют дейтерий в качестве ингредиента, в том числе дейтерий-тритий, который в настоящее время находится в центре внимания исследований искусственного синтеза. Большая часть изотопа, созданного внутри звезды, снова быстро расплавляется, и поэтому подавляющее большинство водорода во вселенной либо остается водородом, либо сливается с более тяжелыми элементами, такими как гелий и углерод. Коричневые карлики, у которых никогда не бывает достаточно высокой температуры ядра, чтобы плавить обычный водород, могут оставаться стабильными в течение нескольких миллионов лет, плавя свой дейтерий.