氘是在大爆炸發生后的第一分鐘誕生的，當時質子和中子瘋狂地配對成十億度的原始加速度時候，后來成為宇宙。

當加速度稍微緩慢后，氘原子核配對成氦（兩個質子，兩個中子），而單個質子作為孤立的氫核繼續存在。因此，原始物質分為兩個不相等的部分：四分之一的氦；四分之三的氫。但是，該過程并不徹底。一小部分氘原子核（也稱為氘核）保持它們不成對且孤獨的原樣，之后與氫一起在星體中燃燒。存活在恒星爐中的氘核最終與氧原子二對一結合，現在在海水中的氘濃度為每升33毫克。

從海水中提取氘是一個簡單且成熟的工業過程。首先通過化學交換過程將“重水”或氧化氘（D2O）（氘代替氫的水）從常規水中分離出來，然后進行電解以獲得氘氣。氘的市場很?。涸陔娮庸I中，氘是某些工業過程中的氫替代品；在生物化學中作為非放射性示蹤劑；在光譜學中，存在于“氘弧燈”中；當然，還有聚變研究。在所有可能的聚變反應中，涉及氘（D）和另一種重同位素氚（T）的是在當前技術狀態下最容易實現的。

盡管存在一些缺點，例如產生高能中子，以及氚是一種輕度放射性元素，氘氚反應可能會保留很長一段時間，成為產生可行的聚變能的唯一途徑。迄今為止，只有JET裝置和美國托卡馬克TFTR燃燒了“實際聚變燃料”（氘和氚），并產生了大量的聚變能。目前的托卡馬克或恒星都使用“僅氘”等離子體進行實驗，其在限制，加熱和一般“等離子體工程”方面的行為與DT等離子體非常接近。

在Tore Supra托卡馬克聚變堆CEA柵欄的另一側，過去22年中一直在進行氘等離子體的實驗。該裝置每年平均消耗3公斤氘，以50升水箱的形式在200巴的壓力下（在環境壓力下約為10立方米）運到卡達拉什(Cadarache)。氘是從一家商業公司購買的，每公斤的成本約為4000歐元。

CEA磁聚變研究所（IRFM）的聚變物理學家，五個Tore Supra飛行員之一弗朗索瓦·圣洛朗（François Saint-Laurent）解釋說：“與許多國家、與國際原子能機構相反，法國認為氘是核材料。” “這意味著對我們在機器中存儲和使用的氘量進行非常嚴格的跟蹤。”

僅氘的等離子體中的聚變反應速率如此之低，幾乎可以忽略不計：在給定的溫度下，它比DT等離子體低1,000至10,000倍。“不過，在類似Tore Supra的裝置中仍產生了極少量的中子，氚和氦-3。（DD反應呈現出50/50的概率產生一個質子和一個氚核，或一個中子和一個氦-3核。）。因此，弗朗索瓦·圣洛朗對產生的每個中子核和氚核進行了細致的計數。“隨之而來的激活非常低，以至于我們在完成一項運動后的一天左右就可以進入真空容器。”氘使聚變研究成為可能。結合氚，這種原始的單質子/單中子元素將很快為聚變能生產開辟道路。氘確實是大爆炸最珍貴的禮物之一。

重水（D2O）的生物醫學應用
D2O是Harold Urey于1932年發現D2O后不久用于代謝研究的首批同位素示蹤劑之一，Schoenheimer、Rittenberg和Ussing的開創性作品展示了將D2O的氘納入許多代謝池4。一旦引入細胞池，D2O將在整個身體水分中平衡，并通過涉及水的凝結/水解反應融入代謝物；至關重要的是，這以恒定和可預測的方式發生5。通常，每公斤身體水吞咽0.1毫升，即成年人吞咽5-7毫升。這將血液中的D2O含量從150ppm增加到約300ppm，隨后半衰期為幾天，降至正常水平。許多此類測試沒有報告負面影響6,7。使用適當的D2O劑量，可以測量大量代謝過程，從合成氘化前體并隨后將其納入聚合物，例如，可以將丙氨酸分解為蛋白質，將葡萄糖分解為糖原，脂肪酸轉化為甘油三酯，將核糖糖糖糖轉化為核酸4。要達到10%的體水水平，這可能是有毒的，也可能不是有毒的，70公斤重的人（含約50升體水）必須快速飲用5升純D2O。這似乎不太可能是故意的，也不太可能是偶然的。發現人液體中高達23%的D2O濃度在短時間內沒有毒性8。由于酶活性的抑制，高劑量和長期接觸對真核生物有毒，因為氘和碳之間的鍵強度比氫9強10倍。D2O對原核生物的毒性比對真核生物的毒性小得多。經過一段時間的適應，一些細菌和藻類可以在純D2O中生長，盡管通常比H2O10生長得慢。氧化氘也用于藥理學，其中H/D替代可以延長藥物制劑的半衰期，通常對藥物的藥代動力學產生有利影響11,12。氘化形式的藥物的作用通常與質子形式不同。一些氘化藥物的運輸過程不同。氘化也可能改變藥物代謝（代謝轉換）的途徑。新陳代謝的變化可能會導致作用持續時間延長和毒性降低11,12。

D2O的電子行業應用。
光發射二極管（OLED）
氫/氘原發動力學同位素效應為OLED材料的降解機理提供了有用的信息。因此，用C-D鍵取代OLED中的不穩定C-H鍵，在不降低效率的情況下將設備壽命增加了五倍13。

光纖
在從D2O中提取并沉積到Si的光纖氘中，通過將其移至1620納米波長來減少吸收損失，波長超出了正常工作范圍14,15，從而提高了光纖的使用壽命和效率，幾倍16。

其他應用程序。
氘氧化物通常用于重水電解過程，以生產對半導體行業至關重要的氘氣體。例如，由于同位素動力學效應，用氘取代氫可以大大降低金屬氧化物半導體晶體管中的熱電子降解效應。據報道，晶體管壽命改善了10-50倍17。氧化氘還被用作水文學、生態學、昆蟲學、采礦業和其他追蹤研究必不可少但放射性同位素不適用18-20的例子中的非放射性示蹤劑。

 

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