Το βαρύ νερό είναι ο κοινός όρος για το νερό που περιλαμβάνει το ισότοπο δευτερίου του υδρογόνου, 2H2O ή D2O. Ο όρος μπορεί να αναφέρεται σε νερό που περιέχει οποιαδήποτε ποσότητα δευτερίου, αλλά συχνά αναφέρεται σε νερό που έχει εμπλουτιστεί ώστε να περιέχει στο ή κοντά στο 100%.
Το δευτέριο στο βαρύ νερό είναι σχεδόν το ίδιο με το κανονικό υδρογόνο, το οποίο είναι επίσης γνωστό ως πρωτίου, εκτός από το ότι περιέχει ένα επιπλέον νετρόνιο. Έτσι, ένα άτομο δευτερίου περιέχει ένα νετρόνιο, ένα πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο. Το επιπλέον νετρόνιο προσθέτει μια μικρή ποσότητα βάρους, περίπου το 10% του συνολικού βάρους, στο άτομο, κάτι που το κάνει βαρύ.
Αυτός ο τύπος νερού είναι περισσότερο γνωστός για το ρόλο του στη ρύθμιση των διεργασιών των πυρηνικών αντιδραστήρων που δεν χρησιμοποιούν εμπλουτισμένο ουράνιο. Καθώς οι πυρηνικοί αντιδραστήρες εμπλέκονται σε σχάση, απελευθερώνουν νετρόνια. Αυτά τα νετρόνια κινούνται απίστευτα γρήγορα. Για να έχουμε μια πιο ελεγχόμενη αλυσιδωτή αντίδραση με μη εμπλουτισμένο ουράνιο, τα νετρόνια πρέπει να επιβραδυνθούν. Έτσι, για να γίνει αυτό, χρησιμοποιείται κάποιου είδους ρυθμιστής. Το βηρύλλιο, ο γραφίτης και το κανονικό νερό χρησιμοποιούνται όλα ως ρυθμιστές και όλα έχουν τα δικά τους οφέλη και περιορισμούς. Το βαρύ νερό είναι ένας άλλος ρυθμιστής, με το προστιθέμενο νετρόνιο να το καθιστά πιο σταθερό στη ρύθμιση των νετρονίων που διέρχονται από αυτό.
Στη φύση, το δευτέριο εμφανίζεται μία φορά για περίπου κάθε 4000-7000 κανονικά άτομα υδρογόνου. Αυτό σημαίνει ότι περίπου ένα στα είκοσι εκατομμύρια μόρια νερού είναι μόρια βαρέος νερού. Αυτό το υλικό δεν έχει δημιουργηθεί πραγματικά, ως τέτοιο, αλλά είναι εκλεπτυσμένο. Το κανονικό νερό αντλείται από μεγάλες δεξαμενές και η μικρή ποσότητα βαρέος νερού εξάγεται από το ελαφρύτερο νερό. Το βαρύ νερό αποθηκεύεται από διάφορα έθνη και εταιρείες, και δεδομένου ότι δεν δαπανάται πραγματικά για τη χρήση του ως πυρηνικού ρυθμιστή, αυτά τα αποθέματα αυξάνονται με την πάροδο του χρόνου.
Υπάρχει ένα ακόμη βαρύτερο ισότοπο υδρογόνου, που ονομάζεται τρίτιο, αλλά δεν χρησιμοποιείται για βαρύ νερό σε πυρηνικούς αντιδραστήρες. Το τρίτιο είναι ραδιενεργό και πολύ σπάνια εμφανίζεται στη φύση, αντίθετα εμφανίζεται πιο συχνά ως υποπροϊόν πυρηνικών γεγονότων. Το ίδιο το νερό, ευτυχώς, δεν είναι ραδιενεργό, αλλά είναι ελαφρώς τοξικό για τον άνθρωπο. Παρόλο που είναι σε μεγάλο βαθμό το ίδιο με το κανονικό νερό, το αυξημένο βάρος του επηρεάζει την ταχύτητα ορισμένων σημαντικών χημικών αντιδράσεων, συμπεριλαμβανομένης της κυτταρικής διαίρεσης. Το επίπεδο στο οποίο το βαρύ νερό γίνεται τοξικό μπορεί να κυμαίνεται από περίπου 10% έως 50% του συνολικού νερού στο σώμα, ανάλογα με διάφορους παράγοντες. Στη φύση, ωστόσο, αυτά τα επίπεδα δεν θα επιτευχθούν ποτέ, επομένως η δηλητηρίαση δεν αποτελεί πραγματική ανησυχία.
Λόγω του κεντρικού της ρόλου στη ρύθμιση της διαδικασίας σχάσης των αντιδραστήρων αναπαραγωγής, οι οποίοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή πλουτωνίου για όπλα, αυτή η ουσία ελέγχεται αυστηρά. Η διεθνής κοινότητα παρακολουθεί στενά τα έθνη που παράγουν ή προμηθεύονται μεγάλες ποσότητες από αυτό, καθώς αυτό μπορεί να είναι ένα σημάδι ότι το έθνος κινείται προς την παραγωγή πυρηνικών όπλων.