El agua pesada es un material utilizado en los reactores para extraer plutonio del uranio natural. Como resultado, la producción de agua pesada se controla constantemente y el material está sujeto a controles de exportación. Además, el deuterio en el agua pesada es fundamental para la producción de tritio y deuteruro de litio, dos componentes de las armas termonucleares. Un país que busque grandes cantidades de agua pesada podría querer utilizar el material para neutralizar un reactor moderado y podría planear producir plutonio.
El deuterio es físicamente muy diferente del hidrógeno ordinario, aproximadamente dos veces más fuerte. El agua pesada es agua en la que los átomos de hidrógeno han sido reemplazados por deuterio, un isótopo de hidrógeno que contiene un protón y un neutrón. Se encuentra naturalmente en el agua, pero en cantidades muy pequeñas, menos de 1 parte en 5.000. El agua pesada es uno de los dos principales moderadores que permiten que los reactores nucleares funcionen con uranio natural. Otro moderador es el grafito de calidad reactor (grafito que contiene menos de 5 ppm de boro y una densidad superior a 1,50 g/cm3). El primer reactor nuclear construido en 1942 utilizó grafito como moderador. Durante la Segunda Guerra Mundial, los esfuerzos alemanes se centraron en el uso de agua pesada para moderar los reactores que utilizaban uranio natural.
La importancia del agua pesada para la proliferación nuclear es que proporciona otra ruta más para producir plutonio para armas, evitando por completo el enriquecimiento de uranio y toda la infraestructura técnica asociada. Además, se pueden utilizar reactores moderados con agua pesada para producir tritio.
El deuterio se encuentra naturalmente en el hidrógeno elemental en una concentración de aproximadamente el 0,015%. Este isótopo natural se concentra para producir deuterio puro en forma de "agua pesada". El agua pesada se utiliza como refrigerante y moderador en los reactores de producción de material nuclear. El agua pesada se puede producir mediante intercambio químico de agua y sulfuro de hidrógeno, destilación de agua o electrólisis.
Uno de los principales materiales necesarios para una bomba atómica es el plutonio-239, pero para fabricarlo se necesitan algunos moderadores. Se puede entender simplemente que no puede explotar al fabricar esta cosa, por lo que se necesita agua pesada u otras cosas como moderador. Por supuesto, el agua pesada de las centrales nucleares también actúa como moderador.
Por eso aquí se necesita agua pesada. Por supuesto, las bombas atómicas se pueden producir sin agua pesada y también se pueden utilizar otros moderadores, pero los pasos son un poco más problemáticos.
Si se trata de una bomba de fusión nuclear, también conocida como bomba de hidrógeno, requiere el elemento hidrógeno pesado en el agua pesada, que es el isótopo de hidrógeno deuterio. Las bombas de hidrógeno utilizan principalmente dos isótopos de hidrógeno, deuterio y tritio, para fusionarse y liberar una enorme energía. Entonces, ¿por qué no utilizar hidrógeno ordinario? Es posible, pero es más problemático y no funciona tan bien. Por ejemplo, en el sol, no importa qué isótopo seas, siempre que sea hidrógeno o incluso helio, puedo fusionarlo.
Sin embargo, nuestra tecnología humana es relativamente débil y no puede producir temperaturas tan altas y la inteligencia utiliza elementos que son más fáciles de fusionar. Por eso se necesita el deuterio.