Ağır su, hızlı partikülleri yavaşlatan ve fisyon reaksiyonunu teşvik eden bir nükleer reaktörde nötron moderatörü olarak görev yapabilir. Fisyon reaksiyonundaki nötronlar hızlı veya yavaş hareket eder. Hızlı nötronlar, fisyon reaksiyonunu sürdürmek yerine bazı uranyum izotopları tarafından emilme eğilimindedir, ancak ağır sudaki daha büyük döteryum atomları bu hızlı nötronları yavaşlatmaya yardımcı olur ve zincir reaksiyonunu sürdürmelerini sağlar.
Ağır su molekülleri ağırdır çünkü döteryum içerirler. Normalde, bir hidrojen atomunun çekirdeği, tek bir protondan oluşur, ancak döteryum, bir nötronun yanı sıra bir proton içeren, elementin ağırlığını büyük ölçüde artıran ve atomik özelliklerini değiştiren bir hidrojen izotopudur.
Ağır su reaktörleri, nötron moderatörü olarak normal veya hafif su kullananlara göre bazı avantajlar sunar. Ağır su, doğal uranyumun yakıt olarak kullanılmasına izin verirken, hafif su reaktörlerinin üretilmesi çok daha zor olan zenginleştirilmiş uranyum gerektirir. Ek olarak, doğal uranyumun nükleer silahların çoğalmasına karşı potansiyel bir tehdit olan fisyon sürecinin bir parçası olarak silah dereceli malzemeye dönüştürülmesi için ağır su reaktörleri kullanılabilir. Bu nedenle, birçok ülkede büyük miktarlarda ağır su ithalatı ve ihracatı düzenlenir ve ağır sudaki uluslararası ticaret incelemeye açıktır.
