L'eau lourde est chère : elle se négocie à plusieurs milliers d'euros le litre. Le Canada caracole en tête de la production d'eau lourde, suivi par l'Inde, l'Argentine et la Norvège.
Sur les 441 réacteurs nucléaires « opérationnels » dans le monde à fin mai 2020, 48 sont modérés par de l'eau lourde selon l'AIEA(5). La majorité d'entre eux sont situés au Canada (19 réacteurs de type « CANDU », soit l'intégralité du parc nucléaire canadien) et en Inde (18 réacteurs)(6).
L'eau lourde n'est pas considérée comme toxique. Cependant quelques réactions métaboliques nécessitent de l'eau classique, c'est pourquoi la consommation exclusive d'eau lourde peut être considérée comme dangereuse pour la santé.
Pour obtenir du deutérium, il suffit de distiller de l'eau, qu'il s'agisse d'eau douce ou d'eau de mer. Cette ressource est largement disponible et quasiment inépuisable. Chaque mètre-cube d'eau de mer contient 33 grammes de deutérium que l'on extrait de manière routinière à des fins scientifiques et industrielles.
L'une des méthodes de production consiste à extraire l'hydrogène lourd (deuterium) de l'hydrogène industriel et à obtenir de l'eau lourde (D2O) par combustion du deuterium gazeux. Les usines d'engrais azotés sont une source importante d'hydrogène industriel.
Le deutérium, noté 2H ou D, est l'isotope de l'hydrogène dont le nombre de masse est égal à 2 : son noyau atomique, appelé deuton ou deutéron, compte 1 proton et 1 neutron avec un spin 1+ pour une masse atomique de 2,014 101 777 8 g/mol .
Identique à l'eau normale (H2O), l'eau lourde voit ses atomes d'hydrogène remplacés par des atomes de l'isotope 2H, ou deutérium, deux fois plus lourd parce que le noyau contient un neutron en plus du proton présent dans chaque atome d'hydrogène.
En effet, le deutérium se trouve à l'état naturel dans l'eau de mer (33 g/m3). Le tritium peut, quant à lui, être fabriqué à partir du lithium que l'on trouve dans la croûte terrestre (20 mg/kg) ou dans les océans (0,00018 mg/m3).
Une autre méthode consiste à électrolyser l'eau pour obtenir de l'oxygène et de l'hydrogène contenant du gaz normal ainsi que du deutérium. L'hydrogène est ensuite liquéfié et distillé pour séparer les deux composants, après quoi le deutérium réagit avec l'oxygène pour former de l'eau lourde.
Le tritium, de symbole T ou 3H, a un noyau contenant un proton et deux neutrons. C'est un élément radioactif contrairement au deutérium et à l'hydrogène qui sont stables.
Cette source miraculeuse est un des mystères supplémentaires du lieu sacré qu'est le sanctuaire de Lourdes : d'une source boueuse où Bernadette a dû s'y reprendre à quatre reprises pour boire la première gorgée d'eau on a aujourd'hui une source ayant un débit de 32 m3 par an.
Les gens peuvent se servir largement, s'asperger le visage, se laver avec l'eau de Lourdes sans se restreindre. Le message de Marie inscrit en plusieurs langues" venez boire à la fontaine et vous y laver" est exécuté par des millions de personnes.
L'eau lourde, ou oxyde de deutérium, est un isotope de l'hydrogène. Elle fut découverte en 1931 par le chimiste américain Harold Urey.
La réaction réelle pour faire de l'eau est un peu plus compliquée : 2H2 + O2 = 2H2O + Énergie. En anglais, l'équation dit : Pour produire deux molécules d'eau (H2O), deux molécules d'hydrogène diatomique (H2) doivent être combinées avec une molécule d'oxygène diatomique (O2).
Les physiciens appellent eau lourde - ou parfois oxyde de deutérium --, une eau dans laquelle les atomes d'hydrogène de l'eau sont remplacés par des atomes de deutérium noté 2H ou D. Le deutérium est un isotope stable de l'hydrogène. Sa découverte en 1931 a valu un prix Nobel de chimie à Harold Clayton Urey.
Les taux de tritium relevés dans l'eau potable de ces communes sont tous largement inférieurs à 100 Bq/l (becquerels par litre), ils ne présentent pas de danger pour la santé.
Le tritium anthropique. Il est émis dans l'air, l'eau et les sols par l'humain depuis les années 1940, à des doses dépassant de loin les taux naturels, via deux sources principales : les installations nucléaires (civiles et militaires) et les explosions nucléaires (essais nucléaires atmosphériques notamment).
Les combustibles nécessaires à la fusion sont deux isotopes de l'hydrogène : le deutérium, disponible en quantités pratiquement illimitées dans l'eau des mers, et le tritium que l'on produit à partir du lithium relativement abondant dans l'écorce terrestre.
Lorsque deux noyaux « légers » se percutent à grande vitesse, ils peuvent fusionner, créant un noyau plus lourd : c'est la fusion nucléaire. Durant l'opération, une partie de l'énergie de liaison des composants du noyau est libérée sous forme de chaleur ou de lumière.
La fusion nucléaire D-T utilise le tritium comme réactif principal avec du deutérium, libérant de l'énergie par la perte de masse quand les deux noyaux fusionnent à très haute température.
Le tritium est un isotope radioactif de l'hydrogène. Il compte le même nombre de protons et d'électrons que l'hydrogène, mais il a deux neutrons, alors que l'hydrogène normal n'en a pas, ce qui le tritium instable et radioactif.
L'hydrogène est l'élément chimique le plus simple ; son isotope le plus commun est constitué seulement d'un proton et d'un électron. L'hydrogène est l'atome le plus léger. Comme il ne possède qu'un électron, il ne peut former qu'une liaison covalente : c'est un atome univalent.
L'hélium-3 n'existe quasiment pas sur Terre. Une quantité relativement faible se forme via l'interaction entre des rayons cosmiques et du lithium. D'une part, cela requiert une température très élevée : plus de 500 millions de degrés contre 150 millions pour la fusion deutérium-tritium.