У водорода три изотопа, т. е. существуют три сорт; атомов, имеющих одинаковый заряд ядра (+1) и различную масс; . Легкий изотоп водорода имеет массу 1, точнее 1/12 часть массы изотопов углерода С. Содержание изотопа, 'Н в природной плеяде изотопов составляет 99,98%. Этот изотоп рекомендуют называть «протием» (от слова «протос» — первичный) , поскольку это главный изотоп водорода.
Изотоп 2Н называют дейтерием. В химических формулах его обозначают буквой D. Например, тяжелая вода имеет формулу D20. Maссa изотопа D равна 2,0147 (в углеродных единицах) . Доля дейтерия в природной плеяде изотопов водорода составляет лить 0,02%. Так как содержание воды на Земле равно —9% от массы земной коры, то в гидросфере Земли присутствуют многие миллиарды тонн D20. Таким образом, перспективы использования D20 для извлечены D2 и дальнейшего применения его, в частности, в целях термоядерного синтеза вполне благоприятны.
Изотоп 3H называют тритием (T). Массовое число в углеродных единицах — 3,0170. В атмосфере его содержится ~1*10-7% (т. е. один атом трития приходится на объем воздуха —10 см3).
Распадаясь, ядро трития выбрасывает электрон и превращается в изотоп гелия с той же атомной массой, что и исходный тритий: (период полураспада трития 12,5 лет) .
Тритий в атмосфере образуется благодаря действию дейтерия на легкий изотоп водорода. Дейтерий в свою очередь по является в атмосфере за счет нейтронов, получающихся в результате непрерывного действия на вещество атмосферы космических лучей. Интенсивность космического излучения довольно велика на 1 см2 поверхности земного шара каждую секунду попадает 1 нейтрон. В верхних слоях атмосферы излучение, конечно, еще более интенсивное. Кроме того, тритий в атмосфере возникает вследствие взаимодействия главного изотопа азота с нейтронами.
Тритий образуется и в результате прямого присоединения нейтронов к тяжелому водороду D. Эта реакция протекает и в воде, используемой для охлаждения ядерных реакторов. Вода охлаждения (содержит —0,02% D20) становится радиоактивной не только за счет появления в ней радиоактивного изотопа кислород; 19О2, но и за счет образующегося по реакции трития. «Тритиевая» радиоактивность воды, охлаждающей ядерные реакторы, не учитывалась при создании первых установок такого типа, и радиоактивные отходы преждевременно сбрасывались. Это привело к загрязнению грунтовых вод в ряде радиоактивных центров США, ликвидировать которое чрезвычайно трудно, так как период полураспада трития довольно велик.
Впервые тритий искусственно был синтезирован бомбардировкой соединений дейтерия ионами дейтерия — дейтонами D+ (дейтерий получали электролизом тяжелой воды) .