核反応に使われる重水は飲めるのでしょうか？飲んだ人はみんな甘いって言うんですか？

レビュアー: ガン・チアン

北京理工大学講師、応用化学博士 水とは何ですか?私たちは中学校で化学を習って以来、水はH2Oであるという考えを植え付けられているので、これは本当に愚かな質問のように思えるかもしれませんが、化学者はそのようには考えません。

氷は0℃で溶けることは誰もが知っていますが、3.8℃以上でしか溶けない種類の氷があるとしたら、それを信じますか？特別な圧力やその他の環境条件を必要とせず、他の物質と混合する必要もありません。純粋で本物の水ですが、少し違います。それは重水と呼ばれます。

左側は重水氷、右側は普通の氷です

重水が重くなる原因は何ですか?

簡単に言えば、重水は通常の水（「軽水」と呼ばれる）よりも密度が高いだけです。微視的なレベルでは、通常の水分子と重水分子はどちらも 2 つの水素原子と 1 つの酸素原子で構成されています。違いは、通常の水の水素原子の化学記号は H で「水素」（または「軽水素」）と呼ばれるのに対し、重水の水素原子の化学記号は D で「重水素」（または「重水素」）と呼ばれることです。 HとDの違いは何ですか？実際、通常の水素原子 H の原子核には陽子が 1 つしか含まれませんが、重い水素原子 D の原子核には中性子が 1 つ多く含まれているため、20°C の軽水 1 mL は 0.9982 グラムですが、重水 1 mL は 1.056 グラムです。さらに、3 番目のタイプの水素原子は T で、「超重水素」(または「トリチウム」) と呼ばれ、これも原子核内に 2 個多い中性子を持っています。

見た目からは重水と普通の水に違いはありません。どちらも無色無臭の液体です。そして、それらは同じ元素で構成された物質であるため、化学的性質も非常に似ています。しかし、全く違いがないと言ったら、誰も信じないでしょう。

自然界では、重水の分布は非常に不均一です。雪、雨水、表層水に含まれる重水はごくわずかです。普通の水50トンあたりに約7.5キログラムの重水が含まれています。したがって、重水を得るためには、通常は普通の水を電気分解する方法が使用されます。重水は電気分解されないので、電解液中の重水濃度はどんどん高くなり、最終的にはより純粋な重水が得られます。しかし、このように重水を製造するには大量の電力を消費します。 1キログラムの重水を精製するには、1トンのアルミニウムを精錬するよりも3倍の電力が必要です。

では、なぜ人々は水を電気分解して重水を作り続けるのでしょうか?これは、現代の原子炉では、重水は軽水よりもゆっくりと化学反応に参加するため、これまでのところ中性子減速材として最適だからです。重水は核燃料の製造過程で重要な役割を果たしており、重水は中性子を吸収する可能性が低いため、連鎖反応を持続可能にする可能性があります。

重水は有毒ですか？

重水が初めて人々の意識に入ったとき、それは原子炉と関連づけられていました。今ではそれほど危険ではないことが分かっていますが、当時は多くの人が非常に危険だという第一印象を持っていました。

しかし、科学者の好奇心は尽きることがなく、重水が発見されてすぐに誰かがそれを飲んだのです。

この人物はジョージ・チャールズ・デ・ヘベシーです。彼の名前はほとんどの人にとって馴染みのない名前かもしれないが、ノーベル賞のメダルを王水で溶かしたという話を聞いたことがある人なら、そこからもこの科学者の気質を垣間見ることができるだろう。しかし、それはまた別の話であり、今日の重水とは何の関係もありません。話題に戻りましょう。重水を飲む場合、まず考慮すべきはその毒性です。

重水は放射性物質でも毒性物質でもありませんが、生物に必要なのは普通の水だけです。空気中の窒素は無毒ですが、高濃度の窒素を吸い込むと酸素不足で窒息してしまいます。重い水だけを飲むと、体の機能は確実に影響を受けます。

マウスの実験では、重水は細胞分裂を阻害し（重水の致死濃度は60％）、急速な代謝を必要とする組織が大規模な細胞死によって壊死することが判明しています。毛根または胃粘膜に最初に問題が現れます。急速に増殖する癌細胞の増殖が遅くなることは良い知らせかもしれませんが、その遅くなる程度は癌の治療にはあまり役立ちません。

高濃度の重水環境では植物は徐々に枯れていきます。

ソース |論文「オープンノートブックサイエンスによる重水素酸化物の生体分子と生細胞に対する生物物理学的影響」

明らかなのは、現在正式なルートで購入される重水には、基本的にボトルのラベルに「実験目的のみ」などの安全警告や注意書きが記載されているということだ。重水を飲むことは誰にも推奨されません。

重水は甘いですか？

しかし理論はあくまで理論であり、少し飲む分には問題がないため、それ以来数え切れないほどの人が重水の味を試してきました。多くの人が「流行を追いかけて」重水を試している理由については、少し奇妙です-重水は甘いのでしょうか？

ソース |ポピュラーサイエンスレポートからの抜粋

水はなぜ甘いのでしょうか？好奇心旺盛な外国人ブロガーの計画に従って、彼は簡単なブラインドテスト実験を企画し、被験者に異なる種類の水を3滴ずつ順番に味見してもらった。重さによる感覚の違いなどの無関係な要素を排除するために、彼は多額の費用をかけて重水と同じ分子量を持つ重酸素水（酸素18水とも呼ばれる）を購入しました。その結果、ほぼすべての被験者が重水の判別が可能となり、判別速度も非常に速かった。

出典: Thunderf00t

別の味覚テスト実験では、28人の参加者のうち22人が重水を正確に区別することができました。参加者のフィードバックによると、純粋な重水の甘さが最も顕著でしたが、全体的な味は軽く、平均甘さは 3.3±0.4 でした。

甘さの知覚（1 甘くない、3 ほんのり甘い、5 中くらいの甘さ、7 とても甘い、9 とても甘い）

重水が甘味を生み出す理由をさらに研究するため、第2の実験チームはマウスを使った実験も行った。結果は、マウスはショ糖水を強く好むが、重水に対しては敏感ではないことを示した。マウスは重水に対して嫌悪感を示すことも観察された。

ソース |論文: ラットにおける重水 (99.8%) の味と匂いの研究

このことから、重水が甘く感じる理由は、げっ歯類にはなく人間に特有な甘味受容体によるものかもしれないという推測が生まれます。

ソース |カルメロ・テンプラ / IOCB プラハ

さらなる実験により、TAS1R2/TAS1R3 受容体が人間が重水の甘味を感じられる究極の理由であることが確認され、その後の受容体阻害剤実験でもこれが逆に証明されました。しかし、作用の正確な場所とメカニズムはまだ発見されておらず、さらなる研究と発見が必要です。

要するに、役に立たない知識ですが、目の前にコップ2杯の水がある場合、一口飲めばどちらが重水かはわかりますが、命を大切にして重水には近づかないでください！