三重水素
三重水素(トリチウム)は原子炉においては、炉内の重水(HDO)の二重水素(D)が中性子捕獲することでトリチウム水(HTO)の形で生成される。
ほかには、ウラン235 (U) 或いはプルトニウム239 (Pu) が中性子と反応した時に起こる三体核分裂によっても生じる。また、制御棒に使用されるホウ素同位体 B が、高速中性子を捕獲することでも生じる。
B 5 10 + n ⟶ 2 2 4 He + H 1 3 {\displaystyle {\ce {^{10}_5B + n -> 2^4_2He + ^3_1H}}}
生成量は原子炉ごとに異なるとされるが、一年間の運転で加圧水型軽水炉内には約200兆ベクレル (2×10 Bq)、沸騰水型軽水炉では約20兆ベクレル (2×10 Bq) が蓄積する。しかしながら、トリチウム水(HTO)は、化学的性質が水(H2O, HHO)とほぼ同一であるため、化学的には水とトリチウム水を分離することはできない。ただし物理的な同位体効果を利用した分離技術は確立されており、トリチウム含有水の蒸留や電気分解、同位体交換法など、いくつか分離方法が存在する。しかしそれでも大量かつ極めて低濃度の水からトリチウム水だけ、分離してまとまった量を回収することはコスト的に非常に困難である。
トリチウム水からトリチウムを単離するのは上述のとおり極めて難しいため、高い純度のトリチウムを得るにあたっては回収しやすい形で人工的に生成する必要がある。
トリチウムライトの光を太陽電池素子に照射することで電気を作る原子力電池の一種。
なお、海水中の三重水素濃度は通常、数 Bq/Lより少ない。
三重水素は、宇宙線と大気との反応により、地球全体で年間約72 PBq(7.2京ベクレル)ほど天然に生成される。加えて、過去の核実験により環境中に大量に放出され、未だに残っている三重水素(フォールアウト・トリチウム)、原子力発電所または核燃料再処理施設などの原子炉関連施設から大気圏や海洋へ計画放出された三重水素(施設起源トリチウム)が地球上で観測される三重水素の主たる起源である。
高純度の液体トリチウムは、核融合反応のD-T反応を起こす上で必須の燃料であり、水素爆弾の原料の一つとしても利用される。
体内では均等分布で、生物的半減期が短く、エネルギーも低い。こうしたことから三重水素は最も毒性の少ない放射性核種の1つと考えられ、生物影響の面からは従来比較的軽視されてきた。しかし一方で、三重水素を大量に取扱う製造の技術者の、内部被曝による致死例が2例報告されている。三重水素の生物圏に与える影響については、環境放射能安全研究年次計画において研究課題として取り上げられたことなどもあり、長期の研究実績に基づいた報告書が公表されている。