Se denomina agua pesada, formalmente óxido de deuterio, a una molécula de composición química equivalente al agua, en la que los dos átomos del isótopo más abundante del hidrógeno, el protio, son sustituidos por dos de deuterio, un isótopo pesado del hidrógeno (también conocido como «hidrógeno pesado»).
El aumento de peso del hidrógeno en el agua hace que sea un poco más densa.
En su forma pura, tiene una densidad aproximadamente un 11 % mayor que la del agua, pero, por lo demás, es física y químicamente similar.
[6] Los reactores más modernos utilizan uranio enriquecido con «agua ligera» normal (H2O) como moderador.
También se puede separar del agua por absorción con amoniaco que contenga deuterio.
Harold Urey descubrió el isótopo deuterio en 1931 y más tarde fue capaz de concentrarlo en agua.
Emilian Bratu y Otto Redlich estudiaron la autodisociación de agua pesada en 1934.
[10] Desde finales de los años treinta y durante la Segunda Guerra Mundial se realizaron grandes avances en la producción y uso de agua pesada en gran cantidad en los primeros experimentos nucleares.
Muchos de estos experimentos se mantuvieron en secreto debido a la importancia militar.
El HDO se puede separar del agua normal mediante destilación o electrólisis y también por varios procesos de intercambio químico, los cuales aprovechan el efecto isotópico cinético.
Un proceso alternativo,[12] patentado por Graham M. Keyser, utiliza láseres para disociar selectivamente hidrofluorocarbonos deuterados para formar fluoruro de deuterio, que luego se puede separar por medios físicos.
La principal aplicación tecnológica del agua pesada ha sido como moderador en los procesos de fisión nuclear.
La producción de plutonio ruso y británico también utiliza reactores moderados por grafito.
Hoy en día ha perdido parte de su importancia, al utilizarse como moderadores en las centrales nucleares otros materiales, principalmente agua ligera o grafito , aunque este también ha perdido utilidad debido a que puede arder.
Debido a su potencial empleo en armas nucleares, los programas, la posesión o la importación y exportación de grandes cantidades industriales de agua pesada están sujetas al control del gobierno en varios países.
El SNO fue construido para responder a la pregunta de si es o no posible que los neutrinos tipo electrón producidos por la fusión en el Sol (según la teoría el único tipo que el Sol debe producir directamente) pudieran ser capaces de transformarse en otros tipos de neutrinos en el camino a la Tierra.
Por lo tanto, en este experimento, el agua pesada no solo proporciona el medio transparente necesario para producir y visualizar la radiación de Cherenkov, sino que también proporciona deuterio para detectar un tipo exótico de los neutrinos mu (μ) y tau (τ), así como un medio moderador no absorbente para preservar neutrones libres de esta reacción, hasta que puedan ser absorbidos por un isótopo de neutrones activado fácilmente detectable.
El tritio es la sustancia activa en la iluminación autógena; otros usos incluyen autorradiografía y marcaje radiactivo.
A nivel teórico debe desempeñar un papel importante en el desarrollo de la fusión nuclear controlada.
Se genera algo de tritio en los reactores moderados por agua pesada, cuando el deuterio captura un neutrón.
Además, el 17O puede emitir una partícula alfa en la captura de neutrones, produciendo carbono-14 radiactivo.
El efecto se observa en los organismos unicelulares, las plantas verdes, isópodos, insectos, aves, ratones y hámsteres.
Particularmente afectados por el agua pesada son los delicados conjuntos de huso mitótico, formación necesaria para la división celular en las eucariotas.
Se ha propuesto que las dosis bajas de agua pesada pueden ralentizar el proceso de envejecimiento al ayudar al cuerpo a resistir el daño oxidativo a través del efecto isotópico cinético.