重水

半重水（HDO）は、軽水素（プロチウム、 ^1）を含む水が存在する場合に必ず存在する。水素（H）と重水素（Dまたは^2）混合物中の水素原子（1Hと2H）は、水分子間で急速に交換されるためです。50 %^の1Hを含む^水Hと50％²Hの水素は、実際には約 50% の HDO と 25% のHから構成されています。₂ OとD₂ O動的平衡状態にある。通常の水では、約 3,200 分子中 1 分子が HDO である (6,400 個の水素のうち 1 個が^{2 Oである)。}H）、および重水分子（D）₂ O) は、約 4100 万分子に 1 分子の割合 (つまり 6400 分子に 1 分子) でしか存在しません^。したがって、半重水分子は、「純粋な」(同位体) 重水分子よりもはるかに多く存在します。

より重い酸素同位体が濃縮された水¹⁷Oと¹⁸Oは市販もされている。通常の水（ H）よりも密度が高いため、「重水」と呼ばれる。₂ ¹⁸Oの密度はDとほぼ同じである。₂ O、H₂ ¹⁷OはHのほぼ中間に位置する₂ OとD₂ O）—重水と呼ばれることは稀で、D₂O に特異な核特性と生物学的特性を与える過剰な重水素を含んでいないためです。17O と¹⁸Oの分離がより困難なため、₂ ^{O よりも高価です。 [ 11 ]} H₂¹⁸医薬品や放射性トレーサー、陽電子放出断層撮影におけるフッ素 18の製造にも使用されます。少量の^{17 Oは}Oと¹⁸酸素は水中に自然に存在し、重水を濃縮するほとんどのプロセスでは、副次的に酸素のより重い同位体も濃縮されます。重水を原子炉の中性子減速材として使用する場合、これは望ましくありません^。Oは中性子捕獲を受け、続いてアルファ粒子を放出し、放射性^{14を生成する。}C．しかし、重酸素と重水素の両方を含む二重標識水は、非放射性同位体トレーサーとして有用である。

水素原子の同位体変化と比較すると、酸素の同位体変化は物理的性質への影響が小さい。^{[ 12 ]}

トリチウム水とは、プロチウム（ ^¹H）または重水素（^²H ）の代わりにトリチウム（^³H ）を含む水のことです。トリチウムは放射性物質であるため、トリチウム水も放射性物質となります。

マウス、ラット、イヌを用いた実験^{[ 53 ]}では、25%の重水素化によって配偶子や接合子が発達せず、不妊症（時には不可逆的）になることが示されている。高濃度の重水（90%）は、魚、オタマジャクシ、扁形動物、ショウジョウバエを急速に死に至らしめる。出生時から30%の重水で育てられたマウスは、体液中の重水素化率が25%、脳内の重水素化率が10%である。不妊症を除けば正常である。妊娠中の重水素化は胎児の異常を引き起こす。体液中の重水素化率が高いと死に至る^{[ 54 ]} 。哺乳類（例えばラット）に重水を飲ませると、体内の重水素化率が約50%に近づいた1週間後に死亡する。^{[ 55 ]}死因は、細胞毒性中毒（化学療法など）や急性放射線症候群（ただし、重水素は放射性ではない）の場合と同じようで、重水素が一般的に細胞分裂を阻害する作用によって引き起こされます。正常細胞よりも悪性細胞に対して毒性が強いですが、必要な濃度が高すぎて日常的に使用できません。^{[ 53 ]}化学療法で起こりうるように、重水素中毒の哺乳類は、骨髄不全（出血や感染症を引き起こす）と腸管バリア機能不全（下痢や体液喪失を引き起こす）により死亡します。

植物や動物は重水素が多すぎると問題が生じるが、重水素によって誘発される有糸分裂の問題がない細菌などの原核生物は、完全に重水素化された条件下で培養および増殖することができ、その結果、細菌のタンパク質およびDNA中のすべての水素原子が重水素同位体で置き換えられる。^{[ 53 ] [ 56 ]}これによりブートストラップのプロセスが実現する。完全に重水素化されたグルコースを生成する原核生物によって、完全に重水素化された大腸菌およびトルラが育成され、それらはさらに複雑な完全に重水素化された化学物質を生成することができた。アスペルギルスなどのカビは、完全に重水素化された条件下では複製できなかった。^{[ 54 ]}

高等生物では、重同位体による完全な置換は、他の非放射性重同位体（炭素13、窒素15、酸素18など）で達成できますが、重水素ではこれはできません。これは、水素の同位体間の原子核質量の比が他のどの元素よりもはるかに大きいことによるものです。^{[ 57 ]}

重水はホウ素中性子捕捉療法を強化するために使用されていますが、この効果は重水の生物学的または化学的効果に依存するのではなく、重水が中性子を捕捉せずに減速（減速）させる能力に依存しています。^{[ 53 ]} 2021年の実験的証拠は、重水（飲料水に30%添加）の全身投与がヒト黒色腫の標準的なマウスモデルにおける腫瘍の増殖を抑制することを示しており、この効果は腫瘍細胞における細胞ストレスシグナル伝達と遺伝子発現の選択的誘導に起因するとされています。^{[ 58 ]}

人間の体内の水分量の25～50％（水分量は体重の50～75％を占める^{[ 59 ]}）を重水に置き換えるには、非常に大量の重水が必要となるため、重水による偶発的または意図的な中毒は、実際には無視できるほど起こりにくい。中毒を起こすには、被害者が通常の水分摂取量を大幅に減らし、何日も大量の重水を摂取し続けなければ、目立った毒性作用は現れない。

数グラムの重水と重酸素^18Oの経口投与は、ヒトの代謝実験で日常的に使用されています。140～250gの重水を投与されたヒトを対象とした実験では、体水分総量の0.5%に相当する症状がみられただけで、めまいなどの一時的な症状しか現れませんでした。一方、体水分の0.4～0.8%に相当する重水を急速静注されたヒトを対象とした別の実験では、副作用はみられませんでした。^{[ 60 ]}（二重標識水試験も参照）。約6,400個の水素原子のうち1個が重水素であるため、体水分32kgの50kgのヒトには、通常、 5.5gの純粋な重水を作るのに十分な重水素（約1.1gまたは0.039オンス）が含まれているため、体内の重水素の量を2倍にするには、おおよそこの投与量が必要です。   

重水を摂取した際に報告されるめまいの発生は、血圧低下によって部分的に説明できるかもしれない。しかし、この症状は前庭機能の変化に起因する可能性が高い。重水はエタノールと同様に、クプラ内の内リンパの密度に一時的な差を生じさせ、前庭眼反射を混乱させ、乗り物酔いの症状を引き起こす。^{[ 61 ]}

重水といえば主に原子炉での使用を連想する人が多いが、純粋な重水は放射性ではない。市販の重水には微量の天然トリチウムが含まれているためわずかに放射性があるが、これは普通の水にも当てはまる。原子力発電所の冷却材として使われた重水は、重水中の重水素が中性子に照射された結果、トリチウムがかなり多く含まれている（トリチウムは大量に摂取すると健康被害を引き起こす）。

1990年、カナダのポイント・レプロ原子力発電所の従業員が、原子炉の一次熱輸送ループから重水のサンプル（約「半カップ」と推定）を採取し、カフェテリアの飲料ディスペンサーに入れた。8人の従業員が汚染された水を飲んだ。従業員がトリチウム濃度の上昇を示すバイオアッセイ尿サンプルを提出し始めたことで、この事件が発覚した。関係した重水の量は、重水中毒を引き起こすレベルをはるかに下回っていたが、数人の従業員は、水中のトリチウムと中性子活性化化学物質から高い放射線量を受けた。^{[ 62 ]}

一部の報道機関はこれらの点を区別することに注意を払わなかったため、一部の一般市民は重水は通常放射性で、実際よりも毒性が強いという印象を抱いた。たとえ純粋な重水が給水器で永久に使用されていたとしても、従業員が1日の飲料水の25%以上をそのような水源から摂取することは想定されないため、この事故が発見されたり、被害が発生したりする可能性は低い。^{[ 63 ]}

アルゼンチンは、スイスのスルザー社が供給したアンモニア/水素交換ベースのプラントを使用して、重水の主要生産国でした。また、カナダ、ドイツ、米国、その他の国々への主要輸出国でもありました。アロイトにある重水生産施設は、世界最大の重水生産施設でした。アルゼンチンは、 2015年に単熱アンモニア-水素同位体交換法を使用して、年間200ショートトン（180トン）の重水を生産しました。^{[ 66 ] [ 67 ] [ 68 ] [ 69 ] [ 70 ]} 2017年以降、アロイト工場は稼働していません。^{[ 71 ]}

マンハッタン計画中、米国はP-9計画の一環として、ウェストバージニア州モーガンタウン近郊のモーガンタウン兵器工場、インディアナ州ダナとニューポート近郊のワバッシュ川兵器工場、アラバマ州チャイルダーズバーグとシラコーガ近郊のアラバマ兵器工場に3つの重水製造工場を建設した。カナダのブリティッシュコロンビア州トレイルにあるコミンコ工場からも重水が調達された。シカゴパイル3実験炉は減速材として重水を使用し、1944年に臨界に達した。^{[ 72 ]}国内の3つの製造工場は、約81,470ポンド（36,950kg ）の製品を生産した後、1945年に閉鎖された。^{[ 73 ]}ワバッシュ工場は1952年に重水製造を再開した。  

1953年、米国はサバンナ・リバー・サイトのプルトニウム生産炉で重水の使用を開始した。5基の重水炉のうち最初の1基が1953年に稼働を開始し、最後の1基は1996年に冷間停止された。これらの原子炉は、米国の核兵器開発計画のためにプルトニウムとトリチウムの両方を生産できるよう、重水炉として設計された。

米国は、ガードラー硫化物化学交換製造プロセスを開発し、1945年にインディアナ州ダナの工場で、1952年にはサバンナリバーサイトで、初めて大規模に実証された。

インドは重水委員会を通じて世界最大の重水生産国である。^{[ 74 ]}韓国、中国、米国などの国々に重水を輸出している。^{[ 75 ] [ 76 ]}

1934年、ノルスク・ハイドロはティンのヴェモルクに最初の商業用重水プラントを建設し、最終的には1日あたり4キログラム（8.8ポンド）を生産した。^{[ 77 ]} 1940年から第二次世界大戦中、このプラントはドイツの支配下にあり、連合国はドイツの核兵器開発を阻止するためにプラントと重水を破壊することを決定した。1942年後半、イギリス空挺部隊による「フレッシュマン作戦」と呼ばれる計画された襲撃は失敗し、2機のグライダーが墜落した。襲撃者は墜落で死亡するか、その後ドイツ軍によって処刑された。 

1943年2月27日の夜、ガンナーサイド作戦は成功した。ノルウェーのコマンド部隊と地元の抵抗勢力は、電解槽の小さくても重要な部分を破壊することに成功し、溜まった重水を工場の排水溝に流し込んだ。^{[ 78 ]}

1943年11月16日、連合軍の空軍は同地に400発以上の爆弾を投下した。この連合軍の空襲を受け、ナチス政府は入手可能な重水をすべてドイツに移送し、保管することにした。1944年2月20日、ノルウェーのパルチザンがティン湖を横断して重水を運んでいたフェリーM/F Hydroを 沈没させ、ノルウェーの民間人14人が犠牲となった。重水の大部分は失われたとみられる。樽の中には半分しか入っておらず浮力があったものもあり、回収されてドイツに運ばれた可能性もある。

ノルスク・ハイドロの生産記録の最近の調査と、2004年に回収された無傷の樽の分析により、この輸送の樽にはアルカリ電解精製プロセスを示すpH 14の水が含まれていたものの、高濃度のD ₂ Oは含まれていなかったことが明らかになった。 ^{[ 79 ]}輸送の見かけ上の規模にもかかわらず、純粋な重水の総量は非常に少なく、ほとんどの樽には純粋な重水が0.5～1%しか含まれていなかった。ドイツは原子炉を稼働させるために約5トンの重水を必要とした。マニフェストには、ドイツに輸送される重水はわずか0.5トン^であることが明確に示されていた。ハイドロは原子炉1基に必要な重水よりもはるかに少ない量を運んでおり、核兵器に必要なプルトニウムを製造するのに必要な10トン以上^はおろか、 

イスラエルは、1959年に購入したノルウェー産の重水でディモナ原子炉を稼働させていたことを認めた。インドもルーマニアとドイツを経由して再輸出することで、おそらくノルウェー産の重水を使用していたと思われる。 ^{[ 80 ] [ 81 ]}

カナダはマンハッタン計画への貢献の一環として、ブリティッシュコロンビア州トレイルに月間1,000～1,200ポンド（450～540kg ） （設計容量）の電解重水プラントを建設・運営し、1943年に操業を開始した^{。[ 82 ]} 

カナダ原子力公社（ AECL）が設計した原子力発電炉は、中性子減速材および冷却材として大量の重水を必要とする。AECLは2つの重水プラントを発注し、カナダ大西洋岸のノバスコシア州グレースベイ（デューテリウム・オブ・カナダ社）と、同じくノバスコシア州リッチモンド郡ポイントタッパー（カナディアン・ゼネラル・エレクトリック社）に建設・稼働させた。しかし、これらのプラントは設計、建設、生産において重大な問題を抱えていた。グレースベイ工場は、1971年にAECLに買収された後、1984年にフル稼働に達した。^{[ 83 ]}ポイントタッパー工場は1974年にフル稼働に達し、AECLは1975年に同工場を買収した。^{[ 84 ]}ポイントタッパー工場の設計変更は、AECLがブルース重水工場（北緯44度11分07秒、西経81度21分42秒/北緯44.1854度、西経81.3618度/ 44.1854; -81.3618（ブルース重水工場））を建設する際に引き継がれ、^{[ 85 ]}後にオンタリオハイドロに売却され、将来の発電所への重水の安定供給が確保された。ノバスコシア州の2つの工場は、生産が不要であることが判明したため、1985年に閉鎖された。

オンタリオ州のブルース重水プラント（BHWP）は、ピーク時には年間1600トン（1プラントあたり年間800トン、ピーク時には2プラントがフル稼働）の生産能力を持つ世界最大の重水生産プラントでした。重水の製造にはガーダー硫化物プロセスが用いられ、1トンの重水を生産するために34万トンの原料水が必要でした。重水プラントは、8基のCANDU原子炉を含む複合施設の一部であり、CANDU原子炉は重水プラントに熱と電力を供給していました。この施設は、オンタリオ州ティバートン近郊のヒューロン湖畔にあるダグラスポイント/ブルース原子力発電所に位置し、五大湖の水にアクセスできました。^{[ 86 ]}

AECLは1969年に最初のBHWPユニット（BHWP A）の建設契約を発注した。BHWP Aの試運転は1971年から1973年にかけてオンタリオ・ハイドロによって行われ、プラントは1973年6月28日に稼働を開始し、1974年4月に設計生産能力を達成した。BHWP Aの成功と、今後計画されている多数のCANDU原子力発電所建設プロジェクトに必要な大量の重水のため、オンタリオ・ハイドロはブルースサイトにさらに3つの重水製造プラント（BHWP B、C、D）を建設した。BHWP Bは1979年に稼働を開始した。これら最初の2つのプラントは計画よりも大幅に効率が良く、CANDU建設プロジェクトの数は当初の計画よりも大幅に少なくなったため、BHWP CとDの建設は中止された。1984年にBHWP Aは停止された。 1993年までに、オンタリオ・ハイドロは、予想されていた国内需要をすべて満たすのに十分な量の重水を生産しました（重水の利用とリサイクルの効率が向上したため、予想よりも需要が低くなりました）。そのため、BHWP Bの容量の半分を閉鎖し、解体しました。残りの容量は、1997年に永久に閉鎖されるまで、重水輸出の需要を満たすために稼働を続け、その後、プラントは徐々に解体され、敷地は整地されました。^{[ 87 ] [ 88 ]}

1970年代と1980年代には、重水は各CANDU原子炉の総資本コストの約15～20%を占めていた。 ^{[ 88 ]}

1996年以来、アラク近郊のホンダブで重水製造プラントが建設されている。^{[ 89 ]} 2006年8月26日、イランのアフマディネジャド大統領は、同国の重水プラントの拡張工事を開始した。イランは、重水製造施設は2009年に完成予定の40MW研究炉と並行して稼働すると表明している。^{[ 90 ]}イランは2011年初頭に初めて重水素化溶剤を製造した。 ^{[ 91 ]} IR-40の炉心は、 2015年7月の核合意に基づいて再設計される予定である。

包括的共同行動計画の下では、イランは重水を130トン（140ショートトン）しか貯蔵することが許可されていない。 ^{[ 92 ]}イランは余剰生産分を輸出しており、イランは世界第3位の重水輸出国となっている。^{[ 93 ] [ 94 ]} 2023年、イランは重水を販売しており、顧客は1リットルあたり1,000ドルを超える価格を提示している。^{[ 95 ]}

パキスタンには、パンジャブ州に2つの重水生産施設がある。1995年から1996年にかけて稼働を開始したクシャブ核複合施設は、先進的な小型弾頭（すなわち熱核兵器）用の兵器級プルトニウム、重水素、三重水素を生産するパキスタンの備蓄計画の中核を成す施設である。もう1つの重水生産施設はムルタンにあり、カラチとチャシュマの原子力発電所に重水を販売している。

1980年代初頭、パキスタンは東ドイツの2社からトリチウム精製・貯蔵プラントと重水素およびトリチウム前駆物質の取得に成功した。^{[ 96 ]}インドやイランとは異なり、パキスタンで生産される重水は輸出も販売もされておらず、国内の核発電所での兵器複合施設やエネルギー生成にのみ使用されている。

ルーマニアは、現在廃止されているドロベタ・ギルドラー硫化物プラントで、国内および輸出用に重水を生産していた。^{[ 97 ]}フランスは1950年代と1960年代に小規模なプラントを操業していた。

核磁気共鳴分光法において、溶媒として水を用いる場合、対象となる核種が水素であれば、重水が使用されます。これは、軽水（¹H₂O）溶媒分子からの信号が、溶媒に溶解した対象分子からの信号を圧倒してしまうためです^。_重水素は異なる磁気モーメントを持つため、水素¹の共鳴周波数における¹H-NMR信号^には寄与しません。

実験によっては、化合物の不安定な水素、つまり分子内の特定の位置でH ^{+イオンとして容易に交換される水素を特定することが望ましい場合があります。D2Oを加えると（} _D2Oシェイクと呼ばれることもあります）^{[ 98 ]}、不安定な水素が目的の化合物と溶媒の間で交換され、化合物内の特定の_1H原子が2Hに^置き換えられます。^{すると、分子内のこれらの位置は1H} -NMRスペクトルには現れなくなります。

重水は、有機化合物の特定の標識同位体分子を調製するための重水素源としてよく用いられます。例えば、ケトンカルボニル基に隣接するCH結合は、酸または塩基触媒を用いてCD結合に置換することができます。ジメチルスルホキシドとヨウ化メチルから作られるトリメチルスルホニウムヨウ化物は、重水から再結晶化され、その後解離してヨウ化メチルとジメチルスルホキシド（いずれも重水素標識）を再生することができます。重水素と三重水素による特定の二重標識が検討される場合、研究者は、重水が年代や由来によっては三重水素を含む可能性があることに留意する必要があります。

溶液中のタンパク質のFTIRスペクトルを測定する際、水の代わりに重水がよく用いられる。H₂O_{はタンパク質のI}アミド領域と重なる強いバンドを形成するが、 _D₂OのバンドはIアミド領域から離れた位置にシフトする。

重水は、特定の種類の原子炉で使用され、中性子減速材として働き、中性子を減速させて、中性子が核分裂を起こさずに中性子を捕獲するウラン238よりも、核分裂性ウラン235と反応する可能性が高くなるようにします。CANDU原子炉はこの設計を採用しています。軽水も減速材として機能しますが、軽水は重水よりも多くの中性子を吸収するため、原子炉減速材として軽水を使用する原子炉は、天然ウランではなく濃縮ウランを使用しなければ、臨界に達することができません。ソ連のRBMK原子炉など、旧式の発電用原子炉のかなりの部分は、冷却に通常の水を使用し、減速材として黒鉛を使用して建設されました。しかし、発電用原子炉における黒鉛の危険性（黒鉛火災はチェルノブイリ原発事故の一因となった）により、標準的な原子炉設計では黒鉛の使用が中止されました。

プルトニウムの増殖と抽出は、比較的迅速かつ安価な核兵器製造ルートとなり得る。なぜなら、燃料からプルトニウムを化学的に分離する方が、天然ウランからウラン235を同位体分離するよりも容易だからである。現在および過去の核兵器保有国の中で、イスラエル、インド、北朝鮮^{[ 99 ]}は、天然ウランを燃焼させる重水減速炉からプルトニウムを最初に利用したが、中国、南アフリカ、パキスタンは、高濃縮ウランを使用して最初に兵器を製造した。

ナチスの核開発計画は、同時期のマンハッタン計画よりも資金が限られており、多くの有力科学者が亡命を余儀なくされたこと（その多くは最終的にマンハッタン計画に携わることになった）や、絶え間ない内部抗争によって阻害されていた。また、不純物の影響を認識していなかったため、黒鉛を減速材として誤って却下した。ウランの同位体分離が大きな障害とみなされたため、重水が潜在的な減速材として残された。その他の問題としては、プロパガンダが「ユダヤ人の物理学」と一蹴したものに対するイデオロギー的な嫌悪感や、1933年以前から熱心なナチス支持者であった者と、協力者であったり目立たないようにしていた者との間の不信感などがあった。連合軍による破壊工作やノルスク・ハイドロ（当時世界最大の重水生産会社）への特殊部隊による襲撃、そして前述の内部抗争などが一因となり、ドイツの核開発計画は、終戦までに十分な量のウランと重水を保有していたにもかかわらず、臨界状態を達成するのに十分な量を一箇所に集めることに成功しなかった。

しかし、米国では、最初の実験用原子炉（1942年）や、トリニティ実験とファットマン爆弾用のプルトニウムを生産したマンハッタン計画のハンフォード生産炉はすべて、通常の冷却水パイプと組み合わせた純炭素（黒鉛）中性子減速材を使用していた。これらの原子炉は、濃縮ウランも重水も使用していなかった。ロシアと英国のプルトニウム生産も、黒鉛減速炉を使用していた。

CANDU型やアトゥチャ型などの民生用重水炉が軍事用核分裂性物質の製造に使用されたという証拠はありません。核兵器を保有していない国々では、これらの施設にある核物質は、転用を防止するためにIAEAの保障措置下に置かれています。

核兵器開発計画への利用の可能性から、重水の大量保有や輸出入は、いくつかの国で政府の管理下に置かれています。重水および重水製造技術の供給業者は、通常、国際原子力機関（IAEA ）が管理する保障措置と物質管理を重水に適用しています。（オーストラリアでは、 1987年核不拡散（保障措置）法が適用されます。）米国とカナダでは、非工業量の重水（グラムからキログラム単位）は、化学薬品供給業者や、かつて世界最大の重水生産業者であったオンタリオ・ハイドロなどの商業企業を通じて、特別な許可なしに日常的に入手可能です。

オンタリオ州サドベリーにあるサドベリー・ニュートリノ観測所（SNO）は、カナダ原子力公社から借り受けた1,000トンの重水を使用しています。ニュートリノ検出器は、宇宙線によって生成されるミューオンから遮蔽するため、地下6,800フィート（2,100メートル）の鉱山に設置されています。SNOは、太陽での核融合によって生成される電子型ニュートリノ（理論によれば、太陽が直接生成する唯一のタイプ）が、地球に向かう途中で他のタイプのニュートリノに変化する可能性があるかどうかという疑問に答えるために建設されました。SNOは、電子型ニュートリノが重水素中のニュートロンと荷電電流（CC）相互作用を起こして陽子と電子に変化する際に生成される高エネルギー電子から発生するチェレンコフ放射を水中で検出します（ただし、チェレンコフ放射を検出できるほど高速なのは電子だけです）。 

SNOは、ニュートリノが電子にエネルギーを伝達し、その後、CCイベントによって生成されるものとは区別できるチェレンコフ放射を生成するニュートリノ電子散乱（ES）イベントも検出します。これら2つの反応のうち最初のものは電子型ニュートリノのみによって生成され、2番目はすべてのフレーバーのニュートリノによって引き起こされる可能性があります。SNO機能にとって重水素の使用は重要です。なぜなら、3つの「フレーバー」（タイプ）のニュートリノ^{[ 100 ]}すべてが、3番目のタイプの反応であるニュートリノ崩壊でも検出される可能性があるからです。ニュートリノ崩壊では、任意のタイプのニュートリノ（電子、ミューオン、またはタウ）が重水素原子核（重水素）から散乱し、中性カレント（NC）相互作用を介して、緩く結合した重水素を自由な中性子と陽子に分解するのに十分なエネルギーを伝達します。

この現象は、重水に意図的に溶解させたNaCl由来の^35Cl−が自由中性子を吸収し、特徴的な捕獲ガンマ線を放出することで検出されます^。したがって、この実験では、重水はチェレンコフ放射を生成および可視化するために必要な透明な媒体を提供するだけでなく、エキゾチックなミュー型（μ）ニュートリノとタウ型（τ）ニュートリノを検出するための重水素、そしてこの反応で発生した自由中性子を容易に検出可能な中性子活性化同位体に吸収されるまで保持するための非吸収性減速材としても機能します。

重水は、通常の活動を行っている人間や動物の平均代謝率を安全に測定するための一般的な検査法として、H ₂ ¹⁸ O との混合物の一部として使用されます。重水素のみの排出速度は、体内の水分代謝回転の指標となります。これは個人によって大きく異なり、環境条件、被験者の体格、性別、年齢、身体活動によって左右されます。^{[ 101 ]}

トリチウムは、自己発電照明や制御核融合の活性物質であり、オートラジオグラフィーや放射性標識などの用途もあります。また、核兵器の設計において、ブースト型核分裂兵器や起爆装置にも使用されています。トリチウムはベータ崩壊を起こしてヘリウム3になります。ヘリウム3は安定ですが希少なヘリウムの同位体であり、それ自体が非常に需要が高いものです。重水減速炉では、重水素が中性子を捕獲する際にトリチウムが生成されます。この反応の断面積（単一の中性子捕獲事象の確率）は小さく、生成されるトリチウムの量は少量ですが、トリチウムの漏洩による環境リスクを低減するために、数年ごとに減速材からトリチウムを除去する必要があるほどです。ヘリウム3は中性子毒であり、重水やトリチウム化水のどの成分よりも桁違いに高い捕獲断面積を持つため、重水中性子減速材やトリチウム生成ターゲットへのヘリウム3の蓄積は最小限に抑えなければなりません。

この方法で大量のトリチウムを生成するには、非常に高い中性子束を持つ原子炉、あるいは核燃料に対する重水の割合が非常に高く、他の原子炉材料による中性子吸収が非常に低い原子炉が必要となる。そして、トリチウムは、リチウム6からの製造（現在の方法）とは異なり、はるかに大量の重水素から同位体分離によって回収しなければならない。リチウム6からの製造では、化学分離のみで済む。

重水素の熱中性子吸収断面積は 0.52 ミリバーン( 5.2 × 10 ⁻³² m ² ; 1 バーン = 10 ⁻²⁸ m ² ) であり、酸素 16と酸素 17の吸収断面積はそれぞれ 0.19 ミリバーンと 240 ミリバーンです。^{17 O は天然}酸素の 0.038% を占め、全体の断面積は 0.28 ミリバーンになります。したがって、天然酸素を含む D _{2 O では、}中性子捕獲の 21% が酸素で発生し、 ^{16 O での中性子捕獲から17} O が蓄積されるにつれてその割合は高くなります。また、^{17 O は中性子捕獲時に}アルファ粒子を放出し、放射性炭素 14を生成する可能性があります。