重水是氫的同位素氘（D）和氧原子組成的水，原子彈有鈾彈和鈈彈之分，重水主要的作用是在核反應堆中用作中子減速劑，而鈈元素是核反應堆的副產物。
重水
我們知道，氫元素一共有三種同位素，分別是氕(H)、氘(D)、氚(T)。
其中氕與氧結合成的水稱之為輕水，也就是我們平常見到的普通水，氘與氧結合成的水稱之為重水，氚對應的是超重水，重水在自然界中的丰度約0.02%，超重水不到十億分之一。
重水和普通水在外觀上一模一樣，無色無味且透明，化學性質也一樣，但是由於氘核比氕核多一箇中子，所以重水的密度(標況1.105g/mL)比普通水大，冰點（3.82℃）和沸點(101.42℃)也比普通水略高。
核反應堆
在核電廠中，我們通過控制鏈式核反應來實現核能的持續輸出，重水反應堆使用天然鈾作為燃料，天然鈾中鈾-238佔比99.27%，鈾-235佔比0.714%，鈾-234佔比 0.016%。
其中鈾-238又稱作貧鈾，鈾-238可以發生裂變，條件是快中子(動能≧1MeV)撞擊，但是鈾-238裂變之後釋放的是慢中子，慢中子無法使鈾-238裂變，所以鈾-238無法進行鏈式反應，猶如浸了水的木頭。
鈾-235在接收慢中子撞擊後發生裂變，裂變會生成三個慢中子，生成的慢中子繼續撞擊周圍的鈾-235，從而引發鏈式反應，於是鈾-235就如浸了油的木頭，點燃後會越燒越旺，鈾-235是自然界唯一能夠發生可控裂變的同位素，也是鈾原子彈的主要材料。
重水的一個特點，就是對快中子有良好的減速作用，所以在重水反應堆中，重水充當了減速劑，同時還具備冷卻劑作用。
鈈[bù]
鈈元素屬於人造元素，其中鈈-239也可以進行鏈式反應，而且臨界質量比鈾-235更低，前者大約是50公斤，後者大約是10公斤，鈈-239裂變的速度更快，所以用鈈-239製造原子效果更佳。
在反應堆中，鈾-238雖然無法進行裂變反應，但是鈾-238在吸收快中子後會首先轉變為鈾-239，然後立刻衰變為鈈-239，鈈239的半衰期為2.41萬年，無論在熱(慢)中子反應堆還是快中子反應堆中，都有鈈-239生成。
此時我們把鈈-239從核廢料中提取出來，就可以作為鈈原子彈的燃料，比如美國1945年投放到日本長崎的原子彈“胖子”，就是一顆鈈彈，而廣島原子彈是鈾彈。
氫彈
人類目前製造的氫彈，是讓氘和氚進行聚變，其中氘的提取就需要用到重水，由於氚在自然界中的含量極低，導致超重水的提純成本非常高，一般製造氚不用超重水，而是使用氟化鋰接收中子來產生氚核。
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