Apa grea este termenul comun pentru apa care include izotopul de deuteriu al hidrogenului, 2H2O sau D2O. Termenul se poate referi la apa care conține orice cantitate de deuteriu, dar adesea se referă la apa care a fost îmbogățită pentru a conține la sau aproape 100%.
Deuteriul din apa grea este aproape la fel cu hidrogenul normal, care este cunoscut și sub numele de protium, cu excepția faptului că conține un neutron în plus. Deci un atom de deuteriu conține un neutron, un proton și un electron. Neutronul suplimentar adaugă atomului o cantitate mică de greutate, aproximativ 10% din greutatea totală, ceea ce îl face greu.
Acest tip de apă este cel mai cunoscut pentru rolul său în reglarea proceselor reactoarelor nucleare care nu utilizează uraniu îmbogățit. Pe măsură ce reactoarele nucleare se angajează în fisiune, ei eliberează neutroni. Acești neutroni se mișcă incredibil de repede. Pentru a avea o reacție în lanț mai controlată cu uraniul neîmbogățit, neutronii trebuie să fie încetiniți. Deci, pentru a face asta, se folosește un regulator de vreun fel. Beriliul, grafitul și apa normală sunt toate folosite ca regulatori și toate au propriile beneficii și limitări. Apa grea este un alt regulator, neutronul adăugat făcându-l mai stabil pentru a regla neutronii care trec prin ea.
În natură, deuteriul apare o dată la aproximativ la fiecare 4000-7000 de atomi de hidrogen normali. Aceasta înseamnă că aproximativ una din douăzeci de milioane de molecule de apă sunt molecule de apă grele. Acest material nu este cu adevărat creat, ca atare, dar este rafinat. Apa normală este extrasă din rezervoare mari, iar cantitatea mică de apă grea este extrasă din apa mai ușoară. Apa grea este stocată de diferite națiuni și corporații și, din moment ce nu este cheltuită cu adevărat în utilizarea sa ca regulator nuclear, aceste stocuri cresc în timp.
Există un izotop și mai greu de hidrogen, numit tritiu, dar nu este folosit pentru apa grea în reactoarele nucleare. Tritiul este radioactiv și apare foarte rar în natură, în schimb apare cel mai adesea ca un produs secundar al evenimentelor nucleare. Apa în sine, din fericire, nu este radioactivă, dar este ușor toxică pentru oameni. Chiar dacă este în mare parte la fel cu apa normală, greutatea sa crescută afectează viteza anumitor reacții chimice importante, inclusiv diviziunea celulară. Nivelul la care apa grea devine toxică poate varia de la aproximativ 10% până la 50% din apa totală din organism, în funcție de o serie de factori. În natură, totuși, aceste niveluri nu vor fi atinse niciodată, așa că otrăvirea nu este o preocupare reală.
Datorită rolului său central în reglarea procesului de fisiune al reactoarelor de reproducere, care poate fi folosit pentru a produce plutoniu de calitate pentru arme, această substanță este strict reglementată. Comunitatea internațională urmărește îndeaproape națiunile care produc sau achiziționează cantități mari din el, deoarece acesta poate fi un semn că națiunea se îndreaptă spre generarea de arme nucleare.