重水作用只是將中子減速，使鈾238原子容易撲捉多一箇中子變成鈽239，重水反應堆是用來生鈽239。

鈽起爆質量是最少，5-9公斤。核彈質量越少投送距離越遠，生產鈽原子彈就要用到重水反應堆。

答：重水是氫的同位素氘（D）和氧原子組成的水，原子彈有鈾彈和鈽彈之分，重水主要的作用是在核反應堆中用作中子減速劑，而鈽元素是核反應堆的副產物。

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。

在核電廠中，我們透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。

鈽元素屬於人造元素，其中鈽-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，鈽-239裂變的速度更快，所以用鈽-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，然後立刻衰變為鈽-239，鈽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，都有鈽-239生成。

此時我們把鈽-239從核廢料中提取出來，就可以作為鈽原子彈的燃料，比如美國1945年投放到日本長崎的原子彈“胖子”，就是一顆鈽彈，而廣島原子彈是鈾彈。

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。

生產原子彈為什麼要用重水？

簡單通俗的說，“重水”顧名思義，就是比普通水，也叫“輕水”要重一些。輕水和重水都是由2個氫原子和1個氧原子結合而成，但氫在自然界有三種同位素，即氕、氘、氚。同位素就是原子核裡的質子是一樣的，因此帶正電的質子和帶負電的電子都是一樣的，但種子數目不一樣，雖然看是同一種東西，性質就有了很大的不同。

普通水分子由2個氕原子和1個氧原子組成，分子式為H2O（2為下標，後同），氕原子核裡只有一個孤零零的質子，沒有中子；重水分子由兩個氘原子和1個氧原子結合而成，分子式為D2O，核子裡有1個質子和1箇中子。

這樣，這兩種水就不一樣了，首先分子量發生了變化，就是質量輕水為18.0153，重水為20.0275，重水比輕水質量高出約11%；兩種水的沸點和冰點都發生了變化，在1個標準大氣壓下，輕水沸點為100℃，冰點為0℃，而重水的沸點為101.42℃，冰點為3.8℃；輕水的密度為1g/cm^3，重水密度為1.1079g/cm^3。

輕水在自然界很多，遍地都是，而重水則頗為稀少，它們隱藏在清水裡，只佔0.02%。由於這兩種水的特點不一樣，就形成了不同的用途：輕水是人類不可或缺的飲用水，重水不能飲用能致人死地，而且不能用於澆灌，不能使植物種子發芽；但由於重水參與化學反應速率比輕水要慢，因此可以用作中子減速劑，在製造核燃料過程發揮重要作用。

製造原子彈最重要的是製造出有巨大爆炸威力的“裝藥”，這個“裝藥”主要有3種，即鈾235、鈽239和鈾233。美國投放在日本廣島的原子彈“小男孩”採用的是鈾235裝藥，投放到日本長崎的原子彈“胖子”採用的是鈽239裝藥。

原子彈之所以很難製造，就是這些裝藥在自然礦藏中含量很低，在天然鈾中每140個鈾原子才有1個鈾235，其餘139個都是鈾238，鈾235丰度只有0.714%。而原子彈裝藥的鈾235含量必須達到90%以上，這就需要提煉和濃縮。提煉和濃縮鈾235是一個很複雜的過程，但並不需要反應堆，因此不需要重水。

二戰時老美集中了許多科學家，包括一部分逃離納粹德國迫害的科學家，探索實驗了多種提取方案，研究出採用電磁分離、氣體擴散和熱擴散等三種比較高效的方法提取高濃度鈾235，第一顆原子彈的幾十千克高濃鈾就是透過電磁分離法得到的。

現在世界上提取濃縮鈾235多采用氣體擴散和熱擴散法進行，其原理就是把鈾礦石氣化成的六氟化鈾，然後根據鈾238和鈾235的比重沸點不同，將它們分離出來。我們常從媒體聽到的所謂“伊核”、“朝核”問題時提到的離心機，就是採用氣體擴散法需要的氣體離心機，透過這些離心機把鈾235甩出來。

由此可以看出，製造鈾彈是不需要重水的。

重水只是一種核反應堆使用的減速劑。

狹義的核反應堆是專指用於處理核裂變的裝置，其主要功能是能夠維持可控自持式核裂變反應，使核能得到利用。反應堆的種類很多很複雜，根據反應堆使用的減速劑不同，可分為石墨堆、輕水堆、重水堆、有機堆、熔鹽堆、鈹堆等，而輕水堆又包含壓水堆、沸水堆等。而在全世界核能利用中，輕水堆是最多的，其中的壓水堆佔61%，沸水堆佔24%，而重水堆只佔5%。

這是因為重水在自然界太少了，要提取是很難的一件事。二戰時期，納粹德國就是選用重水來製造核彈，困難重重，最終才沒有得逞，否則世界歷史就將改寫。而美國採用電磁法濃縮出了高濃度鈾235，又製造出了世界第一個石墨堆，生產出了鈽239。這樣投放了兩顆原子彈到日本廣島和長崎，才促使日本投降，否則戰爭還將持續一段時間。

有人計算過，如果一定要進入日本本土作戰，在日本頑強抵抗下，軍民死傷人數將可能超過數百萬。從這個意義上來說，廣島長崎犧牲了近20萬平民，他們無選擇地用生命換取了更多人的生存。

這種做法迄今頗受爭議。在這裡我們不評說這個事件，只是說老美由於沒有用重水製造原子彈，而得到了先機。

鈽在自然界是不存在的，需要透過鈾238吸收塊中子生成鈾239，再經由β衰變形成錼239，再一次β衰變成鈽239。鈽239濃度要達到93%，才能夠作為核彈裝藥。

輕水堆和重水堆都可以生成鈽239，但不同的是輕水堆中生成的鈽含有大量的鈽240，這種鈽240極不穩定，自發裂變比率很高，鈽239裡面混入鈽240比例很高就非常容易發生爆炸。國際標準是，鈽240含量超過19%就是廢材，沒有利用價值，只能填埋處理；鈽240含量在7~19%之間則作為燃料級鈽，可以在快中子反應堆繼續使用；鈽240少於7%就是武器級鈽，可以透過進一步提純製造原子彈裝藥。

而且要從鈽240含量很高的鈽中提純，即便在重水堆中，也很難很難，難度大大高於分離鈾235。因此要真正的製造原子彈級鈽239，只能一開始就建造重水堆，才能夠提純出高純度的鈽239。

重水製造的方法很多，最初採用電解法生產，還可以根據重水沸點高於輕水的特性進行反覆蒸餾獲得。目前具有商業意義的兩種方法是，水~硫化氫交換法（GS法）和氨-氫交換法。反正製備重水成本是很高的，這裡就不展開來說了。

重水是從天然鈾中提煉鈽的一種反應堆的關鍵。因此，重水的生產一直受到監測，其原料受到出口管制。此外，氘的來源對於氚的產生是必不可少的6LiD，熱核武器的兩種成分。一個尋求大量重水的國家可能希望用這種材料來緩和一個反應堆，並可能計劃生產鈽。然而，加拿大設計和建造的CANDU(加拿大氘鈾)反應堆用於商業電力生產。

2H迪特勒姆是一種原子核中含有一箇中子的原子，它是在中子出現之前被發現的。1931年，大多數科學家認為同位素的重量不同是由於“核電子”上結合了額外的質子。那一年，在哥倫比亞大學，哈羅德·尤里在商用氫氣中發現了2H的光譜線，到感恩節，他在幾立方厘米的濃縮液態氫中發現了它。1932年2月，在英國劍橋，詹姆斯·查德威克發現了中子——這是他從伊雷娜和弗雷德裡克·約里奧-居里那裡得到的啟示，他們觀察到了中子的作用，但誤解了它們。

氘在物理上與普通的氫有如此大的不同(一方面，大約是普通氫的兩倍)，以至於化學家們急切地將注意力轉向了它。他們想知道氘代替普通氫在化合物的行為上有什麼不同；每分子含兩個氘原子的水對植物和動物會有什麼影響；甚至這種真正的重水可能具有什麼治療潛力。

重水2o是水，其中兩個氫原子都被氘取代，氘是氫的同位素，包含一個質子和一箇中子。它自然存在於水中，但數量很少，不到5000分之一。重水是允許核反應堆以天然鈾作為燃料執行的兩個主要調節器之一。另一種減速劑是反應堆級石墨(含硼少於5 ppm，密度超過1.50克/立方厘米的石墨)。1942年建造的第一個核反應堆使用石墨作為慢化劑；第二次世界大戰期間，德國的努力集中在使用重水來緩和使用天然鈾的反應堆。

重水對核擴散者的重要性在於，它提供了另一條生產武器用鈽的途徑，完全繞過了鈾濃縮和所有相關的技術基礎設施。此外，重水慢化反應堆可以用來製造氚。

氘在元素氫中的自然濃度約為0.015%。這種自然產生的同位素被濃縮，以“重水”的形式產生純氘。重水在核材料生產反應堆中被用作冷卻劑和減速劑。重水可以用硫化氫-水化學交換、水蒸餾或電解來製造。

硫化氫-水交換-在硫化氫(H2S)和水的化學平衡混合物中，水中氘的濃度大於H2S的濃度。這些濃度的差異取決於混合物的溫度。實際上，水和硫化氫氣體在兩種不同的溫度下以相反的方向流動。氘在冷段從氣體轉移到水中。耗盡的氣體被再迴圈到熱段，在那裡氘從水中被轉移回氣體中。該過程的幾個階段允許氘富集高達20-30%。

分餾——含氘原子的水分子比不含氘的水分子蒸發的溫度高，因此重水的沸點比正常水的沸點略高。結果，正常水和重水的混合物上方的水蒸氣將稍微耗盡氘，而液體將稍微富集。富集是指連續蒸發和除去含有正常氫的蒸汽。

電解-含正常氫的水比含氘的水更容易被電流分解成氫氣和氧氣。這允許同位素被分離。薩凡納河現場重水工廠使用硫化氫-水交換工藝來部分富集重水。氘透過分餾進一步濃縮，然後透過電解。固體火箭發動機的減速劑返工裝置使用分餾來重新濃縮已經耗盡氘的反應堆減速劑。

雖然有人說要“製造”重水，但氘並不是在這個過程中製造的；相反，重水分子是從由氫組成的大量水中分離出來的2o或HDO(單獨氘水)，而“渣滓”被丟棄。或者，水可以被電解以產生包含正常氣體和氘的氧和氫。然後氫可以被液化和蒸餾以分離這兩種物質。最後，生成的氘與氧反應生成重水。沒有核轉變發生。

大量重水的生產需要技術基礎設施，但它與氨生產、酒精蒸餾和其他常見的工業過程有相似之處。人們可以直接從天然水中分離重水，或者首先“富集”氫氣中的氘含量。可以利用重水(101.4℃)和普通水(100℃)的不同沸點，或者氘(-249.7℃)和氫(-252.5℃)之間的沸點差異。然而，由於氘的丰度很低，大量的水必須被煮沸才能獲得有用的氘量。由於水的高蒸發熱，這個過程將使用大量的燃料或電力。利用化學差異的實用裝置使用的過程需要更少的能量。分離方法包括液態氫的蒸餾和各種利用氘和氫對各種化合物的不同親和力的化學交換過程。這些包括氨/氫系統，它使用鉀醯胺作為催化劑，和硫化氫/水系統(格得勒硫化物工藝)。

由於相對質量差異較大，氘濃縮的每級分離係數明顯大於鈾濃縮。然而，這得到了補償，因為所需的總濃縮量要大得多。正在…235鈾是天然鈾的0.72%，必須濃縮到產品的90%，氘只是水中氫的0.015%，必須濃縮到99%以上。如果輸入流中含有至少5%的重水，真空蒸餾是從正常水中分離重水的優選方法。

這個過程實際上與從葡萄酒中蒸餾白蘭地的過程相同。主要的明顯區別是使用了磷青銅填料，而不是銅填料，磷青銅填料經過化學處理以提高蒸餾塔的潤溼性。大多數有機液體是非極性的，幾乎潤溼任何金屬，而水是一種高極性分子，具有高表面張力，潤溼很少金屬。該工藝在水流較小的低溫下效果最佳，因此潤溼塔內填料尤為重要。磷青銅是一種銅合金，含有. 02-. 05%的鉛、. 05-. 15%的鐵、. 5-. 11%的錫和. 01-. 35%的磷。

阿根廷、加拿大、印度、伊朗和挪威生產重水。據推測，所有五個宣佈擁有核武器的國家都可以生產這種材料。

用重水即氧化氘作為慢化劑的核反應堆被稱為重水反應堆，或簡稱為重水堆現在的反應堆幾乎都利用熱中子，因此慢化劑是反應堆不可缺少的組成部分慢化劑與中子碰撞使中子亦即減少中子的數量的話，便失去了意義。所以，重水是非常優異的慢化劑，它與石墨並列是最常用的慢化劑。

首先我們要知道什麼是重水？

重水（氧化氘）是由氘和氧組成的化合物。分子式D2O，分子量20.0275，比普通水（H2O）的分子量18.0153高出約11％，因此叫做重水。

它的作用 ：

1、重水主要用作核反應堆的慢化劑和冷卻劑，用量可達上百噸。 重水分解產生的氘是熱核燃料。

2、重水還可做示蹤物質。

3、電解重水可以得到重氫，重氫是制氫彈的原料。

為什麼要用重水？

一、它可以作為中子減速劑：某些核子反應堆使用重水來減慢中子的速度，讓它們有機會與鈾反應。輕水亦可以作減速劑，但因為輕水會吸收中子，因此輕水式反應堆必須使用濃縮鈾，而不能使用普通鈾，否則將不能達到臨界質量。

二、重水反應堆不單可以使用普通鈾，而且會把鈾238轉化成為可製作核彈的鈽。印度、巴基斯坦、以色列、北北韓都是以這樣方法制造核燃料。為了防止核子武器擴散，重水的生產和出售在很多國家都受到限制。

一般咱們就說的是核裂變的那種原子彈吧，就是炸日本那種。

這種原子彈需要的主要材料之一就是鈽239，但是製造這個東西，需要一些慢化劑。可以簡單的理解為不能在做這個玩意的時候爆炸，才需要重水或者其他東西來當做慢化劑。當然了，核電站裡的重水也是充當慢化劑的角色。

所以這裡才需要重水。當然沒有重水也能生產原子彈，用其他慢化劑也行，只不過步驟稍微麻煩一些。

如果是核聚變彈，也就是常說的氫彈，就需要重水裡面的重氫元素，也就是氫的同位素氘。氫彈主要用氘和氚兩種氫的同位素來進行聚變，釋放出巨大能量。

那為啥不用普通的氫呢？可以倒是可以，就是更麻煩一些，沒有這倆好使。比如太陽就不管你是什麼同位素，只要是氫甚至氦，老子都可以拿來聚變。

但是我們人類科技比較弱，沒有辦法產生那麼高的溫度和能量，智慧用最容易聚變的元素來搞。所以才需要重氫。

重水(或稱氘化水，化學式D2O或者2H2O)是水的一種，它的質量比一般水要重。普通的水(H2O)是由兩個只有質子的氫原子和一個氧16原子所組成，但在重水分子內的兩個氫同位素，比一般氫原子有各多一箇中子，因此造成重水分子的質量比一般水要重。在自然界中，重水的含量很少。

由於普通水和重水都是由相同數量的氫和氧原子組成，兩者的化學反應皆會接近相同。但在物理上，重水的溶點和沸點比普通水稍高，在一個大氣壓力下，重水的溶點是攝氏3.82度，沸點是攝氏101.4度。

密度方面，在攝氏20度和一個大氣壓力的環境下，重水的密度是1.105g/cm3。由於重水比普通水不容易被電解為氫和氧，以及與普通水相比，其含量稀少的關係，人們便以電解的方式來提煉純度更高的重水。因此，重水的價格也比較昂貴。

有另一種重水稱為半重水，HDO，它只有一個氫原子是多一箇中子的重氫。一般的半重水都並不純正，通常是50%HDO，25%的H2O 及 25%的D2O。

用途

使用核磁共振分析時倘若溶劑是水，而研究的物件是氫，可以使用重水作溶劑。

中子減速劑：某些核子反應堆使用重水來減慢中子的速度，讓它們有機會與鈾反應。輕水亦可以作減速劑，但因為輕水會吸收中子，因此輕水式反應堆必須使用濃縮鈾，而不能使用普通鈾，否則將不能達到臨界質量。重水反應堆不單可以使用普通鈾，而且會把鈾238轉化成為可製作核彈的鈽。印度、巴基斯坦、以色列、北北韓都是以這樣方法制造核燃料。為了防止核子武器擴散，重水的生產和出售在很多國家都受到限制。

不一定非要用，石墨也可以代替。

但是有了重水，製成鈽239的效率更高。

重水（heavy water）（氧化氘）是由氘和氧組成的化合物。分子式D2O，分子量20.0275，比普通水（H2O）的分子量18.0153高出約11％，因此叫做重水。在天然水中，重水的含量約佔0.015％。由於氘與氫的性質差別極小，因此重水和普通水也很相似。重水的離子積常數為1.6*10-15.作用1、重水主要用作核反應堆的慢化劑和冷卻劑，用量可達上百噸。 重水分解產生的氘是熱核燃料。2、重水還可做示蹤物質。3、電解重水可以得到重氫，重氫是制氫彈的原料。

重水因為其分子質量大於普通水（輕水）約11%，因此被稱為重水，在天然水中，重水的比重只佔到約0.02%，重水的分子式為D2O，由一個氧原子核兩個重氫原子組成，它和輕水的化學性質基本一致，但是物理性質卻不盡相同，比如其沸點和冰點略高，沸點為101.42℃，冰點為3.8℃，並且純度高的重水被人飲用後，致死率能夠達到60%以上，因此不能作為人體飲用水！（重水結成的冰由於密度較大，會沉入水中）

不過由於水中的氫原子能夠對中子進行散射慢化，減少裂變反應劇烈程度，所以重水和輕水雖然不盡相同，但是都常被用於核反應堆的堆芯慢化劑。如果說生產原子彈為什麼要使用重水，其實這和核反應堆有著莫大的關係，而這一切都得從原子彈的構成說起。原子彈是透過物質的核裂變釋放能量而產生破壞的殺傷性武器，而目前能夠產生自發性裂變的材料只有鈾和鈽兩種元素，根據這兩種核裝藥的不同，原子彈被分為鈾彈和鈽（bu）彈。鈾彈是由鈾235填充，而鈾235主要是從鈾礦石中提取，經過離心機鈾濃縮後成為丰度在90%以上武器級鈾，這樣才能成為製造原子彈的材料，而在這些步驟當中，沒有任何一個環節需要使用原子反應堆，因此也就不需要重水的參與。（鈾彈和鈽彈）

而相比鈾彈而言，鈽彈則需要丰度在93%以上的鈽239作為原料，鈽239在自然界中是不存在的，因此只能透過人工干預的方式來批次製造，而這個人工方法就是透過原子反應堆生成，因為原子反應堆中低丰度的鈾燃料棒中擁有大量的鈾238，鈾238在吸收快中子後會生成鈾239，而鈾239經過衰變後則會生成鈽239。

而原子反應堆根據所使用的冷卻劑不同分為輕水反應堆、重水反應堆，這兩種反應堆雖然都可以生成鈽239，但是不同的是輕水反應堆中生成的鈽中含有大量的鈽240，而鈽240的自發裂變的比率相當高，一旦鈽239中混入的鈽240數量太多，就容易導致中子數量激增而產生爆炸，妥妥的定時炸彈。（鈽239的生成過程）

事實上國際上將反應堆中鈾235燃燒後生成的乏燃料分為三個種類：鈽240含量超過19%的稱之為廢材級別的反應堆級鈽，只能進行填埋處理，沒有什麼利用價值。而鈽240含量在7%到19%的則稱之為燃料級鈽，可以在快中子反應堆中繼續使用。鈽240含量少於7%的稱之為武器級鈽，可以用於製造原子彈。只有武器級鈽才能夠在提純取雜之後得到丰度在93%的真正可以製造原子彈的鈽原料，因此如果要製造鈽彈，必須做的一件事就是建造重水反應堆！（儲存在水池底部的乏燃料棒）

那麼我們就不能將反應堆級鈽或者廢料級鈽中的鈽240去除然後得到丰度更高的鈽239嗎？可以，但是這個難度比提純鈾235更大，因為鈽239和鈽240只相差一箇中子，區別就是你比另一個人只多一根頭髮，如何將這二者識別並準確分離，目前以人類的技術幾乎無法實現。而我們常說日本儲存了多少噸反應堆乏燃料，其中有多少鈽239，可以製造多少顆原子彈，其實都不過是謠言而已，因為日本的核電站幾乎全部都是輕水反應堆，生成的乏燃料中含有大量的鈽240，如果日本真拿這個去造原子彈，沒等全部完工，估計自己就爆炸了。（福島核電站全部為沸水反應堆，屬於輕水堆的一種）

重水是反應堆從天然鈾中提煉鈽的一種材料。因此，重水的生產一直受到監測，材料受到出口管制。此外，重水中氘對熱核武器的兩種成分氚和氘化鋰的生產至關重要。一個尋求大量重水的國家可能希望使用這種材料來中和緩化反應堆，並且可能計劃生產鈽。

氘在物理上與普通氫非常不同，大約是普通氫的兩倍。重水，是氫原子都被氘取代的水，氘是氫的同位素，含有一個質子和一箇中子。它自然存在於水中，但含量很少，不到5000分之一。重水是允許核反應堆以天然鈾為燃料執行的兩個主要緩和劑之一。另一種慢化劑是反應堆級石墨(含硼少於5 ppm，密度超過1.50克/立方厘米的石墨)。1942年建造的第一個核反應堆使用石墨作為慢化劑。第二次世界大戰期間，德國的努力集中使用重水來緩和使用天然鈾的反應堆。

重水對核擴散的重要性在於，它為生產武器用鈽提供了又一條途徑，完全繞過了鈾濃縮和所有相關的技術基礎設施。此外，重水慢化反應堆可以用來製造氚。

氘在元素氫中以大約0.015%的濃度自然產生。這種自然產生的同位素被濃縮，以“重水”的形式產生純氘重水被用作核材料生產反應堆的冷卻劑和緩和劑。重水可以使用硫化氫-水化學交換、水蒸餾或電解來製造。