Il deuterio è un isotopo dell’elemento chimico idrogeno. A differenza dell’idrogeno normale, che ha un protone, il deuterio ha un protone e un neutrone. Questo isotopo non è radioattivo e si trova in piccole quantità ovunque sia presente l’idrogeno. Viene utilizzato principalmente nella fusione nucleare, come moderatore per i reattori a fissione e nella risonanza magnetica nucleare.
Per la maggior parte, il deuterio è chimicamente identico all’idrogeno normale. Può sostituire l’idrogeno nei legami chimici e la maggior parte degli organismi può essere coltivata con successo su alti livelli di deuterio. L’ossido di deuterio, chiamato “acqua pesante”, mostra alcuni strani effetti dovuti alla massa extra dell’isotopo; è più spesso dell’acqua normale e un cubetto di ghiaccio di acqua pesante affonderà. Gli organismi che consumano piccole quantità di acqua pesante sono generalmente inalterati, ma la massa extra provoca un leggero cambiamento nelle sue proprietà di legame e questo può interrompere la biochimica di una cellula se viene utilizzata troppa acqua pesante.
Il deuterio viene estratto dall’acqua di mare, dove si trova ad una concentrazione di circa 300 ppm. È molto diluito e quindi il processo di estrazione è energivoro e costoso; 1 libbra (0.4 chilogrammi) può costare centinaia di dollari USA (USD). A causa della sua massa atomica, l’isotopo è un moderatore di neutroni migliore dell’idrogeno ordinario e l’ossido di deuterio viene utilizzato in alcuni reattori a fissione nucleare, come il design CANDU. Il deuterio viene anche utilizzato nella fabbricazione di bombe nucleari e, durante la seconda guerra mondiale, gli alleati bombardarono il principale impianto di deuterio della Germania per impedirgli di acquisire armi atomiche.
La maggior parte delle reazioni di fusione facili da ottenere utilizzano il deuterio come ingrediente, incluso il deuterio-trizio, l’attuale focus della ricerca sulla fusione artificiale. La maggior parte dell’isotopo creato all’interno di una stella viene rapidamente fuso di nuovo, e quindi la stragrande maggioranza dell’idrogeno nell’universo rimane idrogeno o si fonde in elementi più pesanti come l’elio e il carbonio. Le nane brune, che non hanno mai una temperatura interna sufficientemente alta per fondere l’idrogeno ordinario, possono rimanere stabili per alcuni milioni di anni fondendo il loro deuterio.