في مفاعلات الماء الثقيل يستخدم الماء الثقيل بدلا من الماء الخفيف (العادي) للتبريد والتهدئة، والماء الثقيل لا يختلف من الناحية الكيماوية عن الماء الخفيف، فلكليهما نفس الطعم ونفس الخواص الطبيعية، وكلاهما يتكون جزيئه من ذرتين من الهيدروجين وذرة من الاوكسجين، والفارق بينهما ان ذرة الهيدروجين في الماء الثقيل تتكون نواتها من بروتون ونيوترون ويسمى الديتيريوم (او الهيدروجين الثنائي) في حين ان نواة الهيدروجين في الماء الخفيف تتكون من بروتون فقط. وهذا الفرق يعطي ميزة للهيدروجين الثنائي الموجود في الماء الثقيل في تفاعلاته مع النيوترونات، حيث من المعروف ان احتمالية انشطار نواة اليورانيوم 235 تكون كبيرة بواسطة نيوترونات ذات طاقة منخفضة، كما ان هذه النيوترونات تساهم في انتاج وقود نووي جديد هو البلوتونيوم 239 وذلك من خلال امتصاص انوية اليورانيوم 238 لها وتحولها الى بلوتونيوم، وبما ان النيوترونات الناتجة من الانشطار تكون ذات طاقة عالية جدا، وجب تخفيض طاقتها بواسطة المهدئ الذي يكون في العادة من مادة ذات عدد ذري قليل كالهيدروجين ومن هنا استخدم الماء والجرافيت لاحتوائهما على الهيدروجين، وعند انخفاض طاقة النيوترونات للحصول على احتمالية انشطار اعلى، فانها للأسف تصبح عرضة لامتصاصها من الهيدروجين نفسه فلا تذهب لانوية ذرات اليورانيوم 235 لشطرها، ولا لانوية ذرات اليورانيوم 238 لانتاج البلوتونيوم، مما يقلل من معدل عمليات الانشطار، ومن عمليات انتاج البلوتونيوم 239
ومن هنا كانت اهمية الماء الثقيل نتيجة لوجود ذرات الهيدروجين الثنائي فيه حيث يكون فقدان انليوترونات بالامتصاص اقل وبالتالي فانه يمكن الاستفادة منها في المزيد من انتاج الطاقة بزيادة معدل الانشطار وزيادة انتاج البلوتونيوم 239 والذي يستخدم بدوره كوقود للمفاعلات او في الاسلحة النووية.
و الخلاصة الأهم التي يمكن أن نستخلصها هي أن مفاعلات الماء الثقيل قادرة على إنتاج الطاقة الكهربائية إنتاج السلاح النووي أي أنها تصلح للإستعمال في المجال السلمي وفي المجال الحربي على عكس مفاعلات الماء الخفيف التي لا تستطيع أن تنتج أسلحة نووية و هي قادة فقط على إنتاج الطاقة الكهربائية أي صالحة فقط للإستخدام السلمي.
ومن هنا كانت اهمية الماء الثقيل نتيجة لوجود ذرات الهيدروجين الثنائي فيه حيث يكون فقدان انليوترونات بالامتصاص اقل وبالتالي فانه يمكن الاستفادة منها في المزيد من انتاج الطاقة بزيادة معدل الانشطار وزيادة انتاج البلوتونيوم 239 والذي يستخدم بدوره كوقود للمفاعلات او في الاسلحة النووية.
و الخلاصة الأهم التي يمكن أن نستخلصها هي أن مفاعلات الماء الثقيل قادرة على إنتاج الطاقة الكهربائية إنتاج السلاح النووي أي أنها تصلح للإستعمال في المجال السلمي وفي المجال الحربي على عكس مفاعلات الماء الخفيف التي لا تستطيع أن تنتج أسلحة نووية و هي قادة فقط على إنتاج الطاقة الكهربائية أي صالحة فقط للإستخدام السلمي.