氘是氢的稳定同位素 ，与“普通”氢原子或氕不同，它还含有一个中子。

同位素氘有一个质子、一个中子和一个电子。

平均而言，6420 个氢原子中有一个是氘同位素。氘同位素分布在含有氢的分子中，重要的是，包括所有形式的水——也包括我们体内的水。每立方米海水中含有 33 克氘，因此海洋中含有数以吨计的同位素。

氘的自然丰度因水源而异。水由氢原子和氧原子组成，因此了解水体中的氘丰度可以为了解该水体的历史和起源提供线索。这是同位素水文学的一个重要组成部分。氘还有许多其他用途，包括营养评估和未来聚变能发电厂的燃料。

示踪水循环和氘

整个水循环中都可以追踪到氘，也称为水文循环：水从地球表面移动到大气层并返回的连续循环过程(参见信息图)。

水的稳定同位素组成反映了水起源的位置，并追踪了水在水循环中的运动。例如，科学家可以根据其氘和氧同位素浓度来表征最近补充的地下水和化石地下水。有了这些数据，科学家们可以评估补充地下水资源所需的时间，并就如何最好地管理和保护水源向决策者提供建议。

生物摄取具有天然氘特征或反映水源的“指纹”的水分子。同位素特征沿着食物网向上延伸，可以在不同物种的有机材料中找到。例如，鸟类的羽毛和爪子都有同位素指纹，可以追溯到水源的来源。通过测量有机材料的氘含量并将其与预测的雨图相关联，科学家们可以从本质上标记动物的起源并追踪其迁徙。

使用氘和其他稳定同位素的同位素特征追踪各种物种的迁移， 用于创建跨大陆迁移地图。这有利于支持保护工作和保护动物的繁殖区。

全球动物迁徙地图(图片来源：CMS)看看蝴蝶的迁徙路径是如何被发现的。

在营养评估中使用氘以更好地了解营养和健康结果

氘可用于改善营养评估的研究，以帮助了解体重增加或减少是由脂肪还是肌肉引起的，母乳喂养促进活动是否有效，以及某些人群是否存在维生素 A 摄入量高的风险。这些信息使卫生专业人员能够调整现有的营养计划和干预措施或设计新的、有效的计划和干预措施。

一种称为氘稀释的方法用于评估身体成分——一个人的体重中有多少是脂肪，多少是非脂肪。体内的水含有天然量的氘。饮用少量氧化氘——标有氘的水后，可以测量唾液或尿液中的氘浓度，从而确定体内脂肪和无脂肪组织的比例。

氘也可用于评估婴儿摄入了多少母乳以及婴儿是否为纯母乳喂养。

此外，维生素 A 可以用氘标记，以准确测量一个人的维生素 A状况。

用氘创造聚变能

核聚变是 两个轻原子核 结合形成一个原子核，同时释放大量能量的反应。这个过程为恒星提供动力，它代表了一种长期、可持续、经济和安全的发电能源选择。

氘和氚的混合物——氢的另一种同位素和两个额外的中子——计划用于为未来的核聚变发电厂提供燃料，以在地球上复制一个“迷你太阳”。

ITER——正在法国南部组装的国际聚变托卡马克实验，计划于 2025 年投入运行。ITER 的目的是证明如何从??聚变反应中产生净能量。证明可以从聚变中产生净电力将是下一个重要步骤。这就是示范聚变发电厂或 DEMO 将发挥作用的地方，最终聚变反应堆应以清洁和可持续的方式产生大量能源，为当前能源提供替代方案。

原子能机构的作用是什么?

原子能机构和世界计量组织运营着全球降水同位素网络，该网络为在水资源清查、规划和开发范围内的水文调查中使用同位素提供时空变化。

同位素水文学协作网站允许用户与原子能机构互动，并访问与使用氘以及氢的其他同位素相关的出版物、软件、项目、材料和实验室测试。

通过用氘跟踪动物迁徙，原子能机构可以就保护战略提出建议。

原子能机构提供培训、设备和专业知识，以建设使用基于氘的方法进行营养评估的能力，并支持研究以优化和开发新的基于氘的技术。

原子能机构处于聚变研究和开发的前沿，促进国际协调和分享全球项目的最佳实践，举办各种聚变相关论坛，包括两年一度的聚变能源大会，促进关于 DEMO 的讨论，出版《核聚变杂志》，与ITER组织合作。

原子能机构还运营聚变装置信息系统，该系统提供全球聚变装置信息以及聚变能研究基础数据的数字数据库。

国际原子能机构已启用其第一台中子发生器，这是一种通过聚变氘原子产生中子的系统。这些紧凑且通常是便携式的中子发生器可用于多种应用，例如各种样品和物体的元素分析、无损检测和中子射线照相/层析成像、放射性示踪剂的生产以及基础研究和能力建设。

关于介绍氘的使用和如何进行分析的出版物是原子能机构在各国之间开展能力建设工作的一部分。