Le deutérium est un isotope de l’élément chimique hydrogène. Contrairement à l’hydrogène normal, qui a un proton, le deutérium a un proton et un neutron. Cet isotope est non radioactif et se trouve en petites quantités partout où l’hydrogène est présent. Il est principalement utilisé dans la fusion nucléaire, comme modérateur pour les réacteurs à fission et dans l’imagerie par résonance magnétique nucléaire.
Pour la plupart, le deutérium est chimiquement identique à l’hydrogène ordinaire. Il peut remplacer l’hydrogène dans les liaisons chimiques, et la plupart des organismes peuvent être cultivés avec succès avec des niveaux élevés de deutérium. L’oxyde de deutérium, appelé eau lourde, présente des effets étranges dus à la masse supplémentaire de l’isotope ; elle est plus épaisse que l’eau ordinaire et un glaçon d’eau lourde coulera. Les organismes qui consomment de petites quantités d’eau lourde ne sont généralement pas affectés, mais la masse supplémentaire provoque une légère modification de ses propriétés de liaison, ce qui peut perturber la biochimie d’une cellule si trop d’eau lourde est utilisée.
Le deutérium est extrait de l’eau de mer, où il se trouve à une concentration d’environ 300 ppm. Il est très dilué, et donc le processus d’extraction est énergivore et coûteux ; 1 livre (0.4 kilogramme) peut coûter des centaines de dollars américains (USD). En raison de sa masse atomique, l’isotope est un meilleur modérateur de neutrons que l’hydrogène ordinaire, et l’oxyde de deutérium est utilisé dans certains réacteurs à fission nucléaire, comme le modèle CANDU. Le deutérium est également utilisé dans la fabrication de bombes nucléaires, et pendant la Seconde Guerre mondiale, les Alliés ont bombardé la principale usine de deutérium d’Allemagne pour l’empêcher d’acquérir des armes atomiques.
La plupart des réactions de fusion faciles à réaliser utilisent du deutérium comme ingrédient, y compris le deutérium-tritium, l’objet actuel de la recherche sur la fusion artificielle. La plupart des isotopes créés à l’intérieur d’une étoile sont rapidement fusionnés à nouveau, et ainsi la grande majorité de l’hydrogène dans l’univers reste de l’hydrogène ou est fusionné en éléments plus lourds tels que l’hélium et le carbone. Les naines brunes, qui n’ont jamais une température centrale suffisamment élevée pour fusionner l’hydrogène ordinaire, peuvent rester stables pendant quelques millions d’années en fusionnant leur deutérium.