重水素核融合

重水素核融合（じゅうすいそかくゆうごう、英: deuterium fusion）とは、重水素同士を核融合させるものである。重水素を英語でデューテリウム (英: deuterium)と呼ぶため、D-D反応とも呼ばれる^[1]。

軽い原子核同士の融合反応で、実際に利用可能なものは５ケース程度であり、特に現在世界で研究の対象としているのは、このD-DとD-T（三重水素）核融合反応である^[1]。

解説

原材料として重水素は、海水中に豊富に存在し^[2]、海水に0.014 %含まれる^[3]。重水素を取扱う上で利点として、放射性元素では無いため、貯蔵や取り扱いが容易な点が挙げられる^[1]。重水素核融合の歴史として、1934年にオーストラリアの核物理学者であるマーク・オリファントが重水素による核融合反応を発見する^[4]。この実験では同時に生成物として、トリチウム（三重水素）とヘリウム3も発見されている^[4]。

反応

重水素反応には、3つの生成物が良く知られている。前述の通り、トリチウムとリチウム3であり、トリチウム生成反応では、余った陽子がエネルギー（4.03MeV）として放出される^[5]。ヘリウム3生成反応では、余った中性子がエネルギー（3.27MeV）として放出される^[5]。ヘリウム4生成反応では、ガンマ線がエネルギー（23.8MeV）として放出される^[5]。

${\displaystyle {\ce {D + D -> T + p}}}$

${\displaystyle {\ce {D + D -> ^3He + n}}}$

${\displaystyle {\ce {D + D -> ^4He +\gamma}}}$

現状、取り扱いが容易で入手しやすく実験するには適した重水素であるが、D-D反応は、D-T反応と比べてエネルギー効率が悪く、商業ベースに乗りにくいため、核融合世界では、反応させやすいD-T反応が優勢である^[6]。