Smagais ūdens ir vispārpieņemts termins ūdenim, kas ietver ūdeņraža, 2H2O vai D2O deitērija izotopu. Šis termins var attiekties uz ūdeni, kas satur jebkādu daudzumu deitērija, bet bieži attiecas uz ūdeni, kas ir bagātināts, lai saturētu 100% vai gandrīz XNUMX%.
Deitērijs smagajā ūdenī ir tāds pats kā parastais ūdeņradis, ko sauc arī par protiju, izņemot to, ka tas satur papildu neitronu. Tātad deitērija atoms satur vienu neitronu, vienu protonu un vienu elektronu. Papildu neitrons pievieno atomam nelielu svara daudzumu, aptuveni 10% no kopējā svara, kas padara to smagu.
Šis ūdens veids ir visvairāk pazīstams ar savu lomu kodolreaktoru procesu regulēšanā, kuros netiek izmantots bagātināts urāns. Kad kodolreaktori iesaistās skaldīšanās procesā, tie atbrīvo neitronus. Šie neitroni pārvietojas neticami ātri. Lai nodrošinātu kontrolētāku ķēdes reakciju ar nebagātinātu urānu, neitronu darbība ir jāpalēnina. Lai to izdarītu, tiek izmantots sava veida regulators. Berilijs, grafīts un parastais ūdens tiek izmantoti kā regulatori, un tiem visiem ir savas priekšrocības un ierobežojumi. Smagais ūdens ir vēl viens regulators ar pievienoto neitronu, kas padara to stabilāku, lai regulētu neitronus, kas iet caur to.
Dabā deitērijs sastopams vienu reizi uz aptuveni katriem 4000–7000 normālajiem ūdeņraža atomiem. Tas nozīmē, ka aptuveni viena no divdesmit miljoniem ūdens molekulu ir smagā ūdens molekulas. Šis materiāls nav īsti radīts, bet tas ir rafinēts. Parasts ūdens tiek izvilkts no lieliem rezervuāriem, un neliels daudzums smagā ūdens tiek iegūts no vieglākā ūdens. Smago ūdeni uzkrāj dažādas valstis un korporācijas, un, tā kā tas netiek tērēts kā kodolregulators, šie krājumi laika gaitā pieaug.
Ir vēl smagāks ūdeņraža izotops, ko sauc par tritiju, bet tas netiek izmantots smagajam ūdenim kodolreaktoros. Tritijs ir radioaktīvs un ļoti reti sastopams dabā, tā vietā visbiežāk rodas kā kodolnotikumu blakusprodukts. Pats ūdens, par laimi, nav radioaktīvs, taču tas ir nedaudz toksisks cilvēkiem. Lai gan tas lielā mērā ir tāds pats kā parastais ūdens, tā palielinātais svars ietekmē noteiktu svarīgu ķīmisko reakciju ātrumu, tostarp šūnu dalīšanos. Līmenis, kurā smagais ūdens kļūst toksisks, atkarībā no vairākiem faktoriem var svārstīties no aptuveni 10% līdz 50% no kopējā ūdens daudzuma organismā. Tomēr dabā šie līmeņi nekad netiks sasniegti, tāpēc saindēšanās nav nopietna problēma.
Tā kā šai vielai ir galvenā loma kodolreaktoru skaldīšanas procesa regulēšanā, ko var izmantot ieroču kvalitātes plutonija ražošanai, šī viela ir stingri regulēta. Starptautiskā sabiedrība cieši uzrauga valstis, kas to ražo vai iepērk lielos daudzumos, jo tas var liecināt, ka valsts virzās uz kodolieroču ražošanu.