Tungt vatten är den gemensamma termen för vatten som inkluderar deuteriumisotopen av väte, 2H2O eller D2O. Termen kan hänvisa till vatten som innehåller vilken mängd deuterium som helst, men hänvisar ofta till vatten som har berikats för att innehålla till eller nära 100 %.
Deuteriumet i tungt vatten är ungefär detsamma som normalt väte, som också är känt som protium, förutom att det innehåller en extra neutron. Så en deuteriumatom innehåller en neutron, en proton och en elektron. Den extra neutronen lägger till en liten mängd vikt, cirka 10 % av den totala vikten, till atomen, vilket är det som gör den tung.
Denna typ av vatten är mest känd för sin roll i att reglera processerna i kärnreaktorer som inte använder anrikat uran. När kärnreaktorer deltar i klyvning frigör de neutroner. Dessa neutroner rör sig otroligt snabbt. För att få en mer kontrollerad kedjereaktion med oanrikat uran behöver neutronerna bromsas. Så för att göra det används en regulator av något slag. Beryllium, grafit och normalt vatten används alla som regulatorer, och alla har sina egna fördelar och begränsningar. Tungt vatten är en annan regulator, med den extra neutronen som gör det mer stabilt för att reglera neutroner som passerar genom det.
I naturen förekommer deuterium en gång för ungefär var 4000-7000 normala väteatom. Det betyder att ungefär en av tjugo miljoner vattenmolekyler är tunga vattenmolekyler. Detta material är egentligen inte skapat som sådant, men det är förfinat. Normalt vatten dras ut ur stora reservoarer och den lilla mängden tungt vatten utvinns från det lättare vattnet. Tungt vatten lagras av olika nationer och företag, och eftersom det inte riktigt används för att använda det som en kärnkraftsregulator, växer dessa lager över tiden.
Det finns en ännu tyngre isotop av väte, som kallas tritium, men den används inte för tungt vatten i kärnreaktorer. Tritium är radioaktivt och förekommer mycket sällan i naturen, istället förekommer det oftast som en biprodukt av nukleära händelser. Vattnet i sig är tack och lov inte radioaktivt, men det är något giftigt för människor. Även om det i stort sett är detsamma som vanligt vatten, påverkar dess ökade vikt hastigheten på vissa viktiga kemiska reaktioner, inklusive celldelning. Nivån vid vilken tungt vatten blir giftigt kan variera från ungefär 10 % till 50 % av det totala vattnet i kroppen, beroende på ett antal faktorer. I naturen kommer dessa nivåer dock aldrig att nås, så förgiftning är inte ett verkligt problem.
På grund av dess centrala roll när det gäller att reglera klyvningsprocessen i uppfödningsreaktorer, som kan användas för att producera plutonium av vapenkvalitet, är detta ämne hårt reglerat. Det internationella samfundet håller noga koll på nationer som producerar eller skaffar stora mängder av det, eftersom detta kan vara ett tecken på att nationen går mot att generera kärnvapen.