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重水とは?

じゅうすい

重水とは、水素の重い同位体である重水素(デューテリウム)を含む水分子でできた水で、通常の水よりわずかに重い性質をもつ化合物です。

重水(じゅうすい、heavy water)は、化学式D₂Oで表される水です。通常の水(H₂O)が軽水素プロチウム、¹H)を含むのに対し、重水は水素の同位体である重水素(デューテリウム、²H または D)を含んでいます。重水素は通常の水素と同じ化学性質をもちますが、中性子を1個余分に持つため、質量がほぼ2倍です。

重水の物理的性質は通常の水と非常に似ていますが、いくつかの違いがあります。

  • 密度が通常の水より約11%高い(約1.105 g/cm³)
  • 沸点が通常の水より約1.4℃高い(101.4℃)
  • 融点も通常の水より高い(3.8℃)
  • 生体への影響:大量に摂取すると生体内の化学反応を妨げ、毒性が生じる
重水の主な用途は原子力分野です。重水は中性子を吸収しにくい性質があるため、核分裂反応を維持するための「減速材」として使用されます。重水炉(カナダ開発のCANDU炉など)では、通常のウランをほぼそのまま燃料として使えることから、核不拡散の観点で注目される炉型です。また、核融合研究においても重水素・三重水素を燃料として使用する実験が進められており、エネルギー科学の重要な素材となっています。

自然界の水には重水がごくわずか(約0.0156%)含まれており、電気分解などの方法で濃縮・精製して製造されます。

使い方・例文

重水は高校や大学の化学・物理の授業で同位体の例として登場するほか、原子炉の仕組みを説明する文脈で「減速材」として頻繁に言及されます。

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