L’acqua pesante è il termine comune per l’acqua che include l’isotopo di deuterio dell’idrogeno, 2H2O o D2O. Il termine può riferirsi all’acqua che contiene qualsiasi quantità di deuterio, ma spesso si riferisce all’acqua che è stata arricchita per contenere una quantità pari o vicina al 100%.
Il deuterio nell’acqua pesante è molto simile al normale idrogeno, noto anche come protio, tranne per il fatto che contiene un neutrone in più. Quindi un atomo di deuterio contiene un neutrone, un protone e un elettrone. Il neutrone in più aggiunge una piccola quantità di peso, circa il 10% del peso totale, all’atomo, che è ciò che lo rende pesante.
Questo tipo di acqua è più noto per il suo ruolo nella regolazione dei processi dei reattori nucleari che non utilizzano uranio arricchito. Quando i reattori nucleari si impegnano nella fissione, rilasciano neutroni. Questi neutroni si muovono incredibilmente velocemente. Per avere una reazione a catena più controllata con l’uranio non arricchito, i neutroni devono essere rallentati. Quindi, per farlo, viene utilizzato un regolatore di qualche tipo. Il berillio, la grafite e l’acqua normale sono tutti usati come regolatori e tutti hanno i loro vantaggi e limiti. L’acqua pesante è un altro regolatore, con il neutrone aggiunto che lo rende più stabile per regolare i neutroni che lo attraversano.
In natura, il deuterio si trova una volta ogni 4000-7000 normali atomi di idrogeno. Ciò significa che circa una su venti milioni di molecole d’acqua sono molecole di acqua pesante. Questo materiale non è realmente creato, in quanto tale, ma è raffinato. L’acqua normale viene prelevata da grandi serbatoi e la piccola quantità di acqua pesante viene estratta dall’acqua più leggera. L’acqua pesante viene accumulata da varie nazioni e società, e poiché non è realmente spesa nel suo uso come regolatore nucleare, queste scorte crescono nel tempo.
Esiste un isotopo dell’idrogeno ancora più pesante, chiamato trizio, ma non viene utilizzato per l’acqua pesante nei reattori nucleari. Il trizio è radioattivo e si trova molto raramente in natura, invece si verifica più spesso come sottoprodotto di eventi nucleari. L’acqua stessa, per fortuna, non è radioattiva, ma è leggermente tossica per l’uomo. Anche se è in gran parte uguale all’acqua normale, il suo peso maggiore influisce sulla velocità di alcune importanti reazioni chimiche, inclusa la divisione cellulare. Il livello al quale l’acqua pesante diventa tossica può variare da circa il 10% al 50% dell’acqua totale nel corpo, a seconda di una serie di fattori. In natura, tuttavia, questi livelli non verranno mai raggiunti, quindi l’avvelenamento non è una vera preoccupazione.
A causa del suo ruolo centrale nella regolazione del processo di fissione dei reattori autofertilizzanti, che possono essere utilizzati per produrre plutonio per armi, questa sostanza è strettamente regolamentata. La comunità internazionale tiene d’occhio le nazioni che ne producono o ne acquistano grandi quantità, poiché questo può essere un segno che la nazione si sta muovendo verso la generazione di armi nucleari.