Bei einem Schwerwasserreaktor handelt es sich um einen bestimmten Typ eines Kernreaktors, dem wichtigsten Teil eines Atomkraftwerks. Bei einem Schwerwasserreaktor wird, wie der Name es ja im Grunde auch bereits sagt, sogenanntes schweres Wasser als Hilfsmittel zur Energieerzeugung aus Kernkraft verwendet. Schweres Wasser wird in der chemischen Fachsprache als Deuterium bezeichnet und trägt das Formelzeichen D2O. In einem Schwerwasserreaktor wird das Deuterium sowohl als Kühlmittel als auch als sogenannter Moderator verwendet.

Bei schwerem Wasser handelt es sich einfach gesagt um Wasser, welches anstatt des gewöhnlichen Wasserstoffs ein sogenanntes schweres Wasserstoffisotop, eben Deuterium (Formelzeichen D), enthält. Die Neutronen werden von schwerem Wasser weniger stark absorbiert als von normalen Wasser, welches wir auch trinken. Hierin liegt auch der wichtigste Unterschied zwischen einem Leichtwasserreaktor und einen Schwerwasserreaktor: Ein Leichtwasserreaktor kann grundsätzlich nur mit angereichertem Uran betrieben werden, während es bei einem Schwerwasserreaktor problemlos möglich ist, diesen mit nicht-angereichertem Natururan in der natürlich vorliegenden Isotopenzusammensetzung zu betreiben.

Dieser Unterschied im Hinblick auf die Absorbierung der Neutronen des im Reaktor verwendeten Urans macht sich der Schwerwasserreaktor auch an anderer Stelle zu Nutze. Bei jedem Atomkraftwerk bzw. Kernreaktor besteht immer die Gefahr eines sogenannten Störfalls bzw. eines Atomunfalls. Wenn bei einem Schwerwasserreaktor die Gefahr eines radioaktiven Störfalls auftritt, wird das schwere Wasser in H2O umgewandelt, so dass das Reservekühlwasserbecken des Schwerwasserreaktors mit normalem Wasser geflutet werden kann. Dies verringert die latente Gefahr durch den Störfall, da das normale Wasser dafür sorgt, dass die Neutronen des Urans nun stärker absorbiert werden, so dass der Reaktor unterkritisch wird (unterkritisch ist dabei die korrekte Fachbezeichnung), was einfach gesagt meint, dass die Kettenreaktion, die vorher für die Erzeugung des Stroms aus dem Uran im Schwerwasserreaktor verantwortlich war, gestoppt wird, so dass der Reaktor komplett heruntergefahren werden kann bzw. muss.

Allerdings sorgt auch ein solcher Zwischenfall, bei dem vermeintlich schlimme Folgen noch verhindert werden, natürlich für eine negative Außenwirkung des Schwerwasserreaktor-Betreibers. Darüber hinaus ergibt sich im Falle eines Störfalls in einem Schwerwasserreaktor, bei dem die Kettenreaktion durch normales Wasser gestoppt wird, später auch noch ein ganz anderes Problem. So kann ein Schwerwasserreaktor grundsätzlich nicht ohne schweres Wasser wieder angefahren bzw. hochgefahren werden, nach einem Störfall muss also neues schweres Wasser hergestellt und transportiert werden, jedoch ist die Herstellung von D2O überaus teuer.

Desweiteren ist der Betrieb eines Schwerwasserreaktors ohnehin nicht ganz billig, da derartige Reaktoren einen hohen Materialbedarf haben und außerdem viel Platz benötigen.

In Deutschland sind derzeit keine Schwerwasserreaktoren in Betrieb, schwerpunktmäßig werden Schwerwasserreaktoren in solchen Ländern genutzt, die eigene Uranvorkommen, jedoch keine Urananreicherungsanlagen besitzen, in aller Regel kommen dabei Reaktoren des kanadischen Typs „CANDU“ zum Einsatz. Auch wenn Schwerwasserreaktoren häufig als sehr sichere Atomkraftwerke „angepriesen“ werden, kann auch bei diesem Reaktortyp ein folgenschwerer Störfall nie ganz ausgeschlossen werden, und auch in einem Schwerwasserreaktor entstehen große Mengen an radioaktiven Abfällen.