Тяжелая вода (D20, окись дейтерия) - вода, в молекуле которой два атома обыкновенного водорода замещены атомами дейтерия. Ввиду значительной разницы молекулярных весов обычной (Н20) и тяжелой воды (18,02 и 20,03, соответственно) их физические, химические и биохимические свойства заметно различаются. Так, их плотности составляют (при 25°С) 0,997 и 1,104 г/смЗ, температура плавления - 0 и 3,8°С, кипения -100 и 101,43°С, соответственно.
Исключительная роль тяжелой воды в ядерных технологиях обусловлена тем, что она является наилучшим из всех известных замедлителей. Ее коэффициент замедления (некоторый обобщенный показатель, учитывающий как характерные размеры замедляющего объема, так и потерю нейтронов в замедлителе; чем он больше, тем выше качество замедлителя) равен 5700, в то время как для легкой воды - 61, графита - 205.
Уникальные замедляющие свойства тяжелой воды открывают возможность создания ядерных реакторов с топливом на основе природного урана (без обогащения по урану-235, как у легководных реакторов). Такие реакторы используются в атомной энергетике ряда стран (Канада, Индия, Аргентина, Республика Корея и др.). Вклад реакторов на тяжелой воде в мировую ядерную генерацию составляет (по мощности) около 5%.
Наиболее распространенными типом энергетического тяжеловодного реактора является канадский CANDU - двухконтурный канальный реактор с горизонтальным расположением ТВС в баке с тяжелой водой (каландре). Она в CANDU - и замедлитель, и теплоноситель первого контура, поэтому ее общее количество в таком реакторе весьма значительно (сотни тонн).
Важным экономическим преимуществом ЯТЦ, основанного на таких реакторах, является отсутствие необходимости изотопного обогащения топлива по урану-235, что необходимо для ядерной энергетики с легководными реакторами. Следует также учитывать возможность работы CANDU в режиме перегрузки топлива «на ходу», чем достигается весьма высокий коэффициент установленной мощности. Однако экономические показатели такого ЯТЦ серьезно ухудшает высокая энергоемкость производства тяжелой воды и ее значительная стоимость (600-700 долл. США/литр) Кроме того, недостатками CANDU являются более низкий,' в сравнении с легководными реакторами, КПД (не выше 30%) и необходимость частой перегрузки топлива.