El agua pesada es el término común para el agua que incluye el isótopo de deuterio del hidrógeno, 2H2O o D2O. El término puede referirse al agua que contiene cualquier cantidad de deuterio, pero a menudo se refiere al agua que se ha enriquecido para contener en o cerca del 100%.
El deuterio en el agua pesada es muy similar al hidrógeno normal, que también se conoce como protio, excepto que contiene un neutrón extra. Entonces, un átomo de deuterio contiene un neutrón, un protón y un electrón. El neutrón extra agrega una pequeña cantidad de peso, aproximadamente el 10% del peso total, al átomo, que es lo que lo hace pesado.
Este tipo de agua es más conocido por su papel en la regulación de los procesos de los reactores nucleares que no utilizan uranio enriquecido. A medida que los reactores nucleares se involucran en la fisión, liberan neutrones. Estos neutrones se mueven increíblemente rápido. Para tener una reacción en cadena más controlada con uranio no enriquecido, es necesario reducir la velocidad de los neutrones. Entonces, para hacer eso, se usa un regulador de algún tipo. El berilio, el grafito y el agua normal se utilizan como reguladores y todos tienen sus propios beneficios y limitaciones. El agua pesada es otro regulador, con el neutrón agregado que lo hace más estable para regular los neutrones que pasan a través de él.
En la naturaleza, el deuterio ocurre una vez por cada 4000-7000 átomos de hidrógeno normales. Esto significa que aproximadamente una de cada veinte millones de moléculas de agua son moléculas de agua pesadas. Este material no se crea realmente, como tal, pero se refina. El agua normal se extrae de grandes depósitos y la pequeña cantidad de agua pesada se extrae del agua más ligera. Varias naciones y corporaciones almacenan agua pesada y, dado que en realidad no se gasta en su uso como regulador nuclear, estas reservas crecen con el tiempo.
Existe un isótopo de hidrógeno aún más pesado, llamado tritio, pero no se usa para agua pesada en reactores nucleares. El tritio es radiactivo y muy raramente se encuentra en la naturaleza, en cambio ocurre con mayor frecuencia como un subproducto de eventos nucleares. Afortunadamente, el agua en sí no es radiactiva, pero es ligeramente tóxica para los humanos. Aunque es en gran parte lo mismo que el agua normal, su mayor peso afecta la velocidad de ciertas reacciones químicas importantes, incluida la división celular. El nivel al que el agua pesada se vuelve tóxica puede oscilar entre aproximadamente el 10% y el 50% del agua total en el cuerpo, dependiendo de varios factores. En la naturaleza, sin embargo, estos niveles nunca se alcanzarán, por lo que el envenenamiento no es una preocupación real.
Debido a su papel central en la regulación del proceso de fisión de los reactores reproductores, que pueden usarse para producir plutonio apto para armas, esta sustancia está estrictamente regulada. La comunidad internacional vigila de cerca a las naciones que producen o adquieren grandes cantidades, ya que esto puede ser una señal de que la nación se está moviendo hacia la generación de armas nucleares.