氘是在大爆炸发生后的第一分钟诞生的，当时质子和中子疯狂地配对成十亿度的原始加速度时候，后来成为宇宙。

当加速度稍微缓慢后，氘原子核配对成氦（两个质子，两个中子），而单个质子作为孤立的氢核继续存在。因此，原始物质分为两个不相等的部分：四分之一的氦；四分之三的氢。但是，该过程并不彻底。一小部分氘原子核（也称为氘核）保持它们不成对且孤独的原样，之后与氢一起在星体中燃烧。存活在恒星炉中的氘核最终与氧原子二对一结合，现在在海水中的氘浓度为每升33毫克。

从海水中提取氘是一个简单且成熟的工业过程。首先通过化学交换过程将“重水”或氧化氘（D2O）（氘代替氢的水）从常规水中分离出来，然后进行电解以获得氘气。氘的市场很小：在电子工业中，氘是某些工业过程中的氢替代品；在生物化学中作为非放射性示踪剂；在光谱学中，存在于“氘弧灯”中；当然，还有聚变研究。在所有可能的聚变反应中，涉及氘（D）和另一种重同位素氚（T）的是在当前技术状态下最容易实现的。

尽管存在一些缺点，例如产生高能中子，以及氚是一种轻度放射性元素，氘氚反应可能会保留很长一段时间，成为产生可行的聚变能的唯一途径。迄今为止，只有JET装置和美国托卡马克TFTR燃烧了“实际聚变燃料”（氘和氚），并产生了大量的聚变能。目前的托卡马克或恒星都使用“仅氘”等离子体进行实验，其在限制，加热和一般“等离子体工程”方面的行为与DT等离子体非常接近。

在Tore Supra托卡马克聚变堆CEA栅栏的另一侧，过去22年中一直在进行氘等离子体的实验。该装置每年平均消耗3公斤氘，以50升水箱的形式在200巴的压力下（在环境压力下约为10立方米）运到卡达拉什(Cadarache)。氘是从一家商业公司购买的，每公斤的成本约为4000欧元。

CEA磁聚变研究所（IRFM）的聚变物理学家，五个Tore Supra飞行员之一弗朗索瓦·圣洛朗（François Saint-Laurent）解释说：“与许多国家、与国际原子能机构相反，法国认为氘是核材料。” “这意味着对我们在机器中存储和使用的氘量进行非常严格的跟踪。”

仅氘的等离子体中的聚变反应速率如此之低，几乎可以忽略不计：在给定的温度下，它比DT等离子体低1,000至10,000倍。“不过，在类似Tore Supra的装置中仍产生了极少量的中子，氚和氦-3。（DD反应呈现出50/50的概率产生一个质子和一个氚核，或一个中子和一个氦-3核。）。因此，弗朗索瓦·圣洛朗对产生的每个中子核和氚核进行了细致的计数。“随之而来的激活非常低，以至于我们在完成一项运动后的一天左右就可以进入真空容器。”氘使聚变研究成为可能。结合氚，这种原始的单质子/单中子元素将很快为聚变能生产开辟道路。氘确实是大爆炸最珍贵的礼物之一。

重水（D2O）的生物医学应用
D2O是Harold Urey于1932年发现D2O后不久用于代谢研究的首批同位素示踪剂之一，Schoenheimer、Rittenberg和Ussing的开创性作品展示了将D2O的氘纳入许多代谢池4。一旦引入细胞池，D2O将在整个身体水分中平衡，并通过涉及水的凝结/水解反应融入代谢物；至关重要的是，这以恒定和可预测的方式发生5。通常，每公斤身体水吞咽0.1毫升，即成年人吞咽5-7毫升。这将血液中的D2O含量从150ppm增加到约300ppm，随后半衰期为几天，降至正常水平。许多此类测试没有报告负面影响6,7。使用适当的D2O剂量，可以测量大量代谢过程，从合成氘化前体并随后将其纳入聚合物，例如，可以将丙氨酸分解为蛋白质，将葡萄糖分解为糖原，脂肪酸转化为甘油三酯，将核糖糖糖糖转化为核酸4。要达到10%的体水水平，这可能是有毒的，也可能不是有毒的，70公斤重的人（含约50升体水）必须快速饮用5升纯D2O。这似乎不太可能是故意的，也不太可能是偶然的。发现人液体中高达23%的D2O浓度在短时间内没有毒性8。由于酶活性的抑制，高剂量和长期接触对真核生物有毒，因为氘和碳之间的键强度比氢9强10倍。D2O对原核生物的毒性比对真核生物的毒性小得多。经过一段时间的适应，一些细菌和藻类可以在纯D2O中生长，尽管通常比H2O10生长得慢。氧化氘也用于药理学，其中H/D替代可以延长药物制剂的半衰期，通常对药物的药代动力学产生有利影响11,12。氘化形式的药物的作用通常与质子形式不同。一些氘化药物的运输过程不同。氘化也可能改变药物代谢（代谢转换）的途径。新陈代谢的变化可能会导致作用持续时间延长和毒性降低11,12。

D2O的电子行业应用。
光发射二极管（OLED）
氢/氘原发动力学同位素效应为OLED材料的降解机理提供了有用的信息。因此，用C-D键取代OLED中的不稳定C-H键，在不降低效率的情况下将设备寿命增加了五倍13。

光纤
在从D2O中提取并沉积到Si的光纤氘中，通过将其移至1620纳米波长来减少吸收损失，波长超出了正常工作范围14,15，从而提高了光纤的使用寿命和效率，几倍16。

其他应用程序。
氘氧化物通常用于重水电解过程，以生产对半导体行业至关重要的氘气体。例如，由于同位素动力学效应，用氘取代氢可以大大降低金属氧化物半导体晶体管中的热电子降解效应。据报道，晶体管寿命改善了10-50倍17。氧化氘还被用作水文学、生态学、昆虫学、采矿业和其他追踪研究必不可少但放射性同位素不适用18-20的例子中的非放射性示踪剂。

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