Air berat adalah istilah umum untuk air yang mencakup isotop deuterium hidrogen, 2H2O atau D2O. Istilah ini dapat merujuk pada air yang mengandung sejumlah deuterium, tetapi sering mengacu pada air yang telah diperkaya mengandung pada atau mendekati 100%.
Deuterium dalam air berat hampir sama dengan hidrogen normal, yang juga dikenal sebagai protium, kecuali mengandung neutron ekstra. Jadi atom deuterium mengandung satu neutron, satu proton, dan satu elektron. Neutron ekstra menambahkan sejumlah kecil berat, sekitar 10% dari total berat, ke atom, yang membuatnya berat.
Jenis air ini paling dikenal karena perannya dalam mengatur proses reaktor nuklir yang tidak menggunakan uranium yang diperkaya. Saat reaktor nuklir terlibat dalam fisi, mereka melepaskan neutron. Neutron ini bergerak sangat cepat. Untuk memiliki reaksi berantai yang lebih terkontrol dengan uranium yang tidak diperkaya, neutron perlu diperlambat. Jadi untuk melakukan itu, semacam pengatur digunakan. Berilium, grafit, dan air biasa semuanya digunakan sebagai pengatur, dan semuanya memiliki manfaat dan batasannya masing-masing. Air berat adalah pengatur lain, dengan tambahan neutron membuatnya lebih stabil untuk mengatur neutron yang melewatinya.
Di alam, deuterium terjadi sekali untuk kira-kira setiap 4000-7000 atom hidrogen normal. Ini berarti bahwa sekitar satu dari dua puluh juta molekul air adalah molekul air yang berat. Bahan ini tidak benar-benar dibuat, seperti itu, tetapi disempurnakan. Air normal diambil dari reservoir besar, dan sejumlah kecil air berat diekstraksi dari air yang lebih ringan. Air berat ditimbun oleh berbagai negara dan perusahaan, dan karena tidak benar-benar dihabiskan dalam penggunaannya sebagai pengatur nuklir, persediaan ini bertambah seiring waktu.
Ada isotop hidrogen yang lebih berat, yang disebut tritium, tetapi tidak digunakan untuk air berat di reaktor nuklir. Tritium bersifat radioaktif, dan sangat jarang terjadi di alam, melainkan paling sering terjadi sebagai produk sampingan dari peristiwa nuklir. Air itu sendiri, untungnya, tidak radioaktif, tetapi sedikit beracun bagi manusia. Meskipun sebagian besar sama dengan air biasa, peningkatan beratnya mempengaruhi kecepatan reaksi kimia penting tertentu, termasuk pembelahan sel. Tingkat di mana air berat menjadi racun dapat berkisar dari sekitar 10% hingga 50% dari total air dalam tubuh, tergantung pada sejumlah faktor. Di alam, bagaimanapun, tingkat ini tidak akan pernah tercapai, jadi keracunan bukanlah masalah yang nyata.
Karena peran sentralnya dalam mengatur proses fisi reaktor breeder, yang dapat digunakan untuk memproduksi plutonium tingkat senjata, zat ini diatur secara ketat. Komunitas internasional terus mengawasi negara-negara yang memproduksi atau membeli dalam jumlah besar, karena ini bisa menjadi tanda bahwa negara tersebut sedang bergerak untuk menghasilkan senjata nuklir.