重水堆是用重水作慢化剂和冷却剂,因为其热中子吸收截面远小于普通水的热中子吸收截面,所以可以用天然铀作为重水堆的核燃料。所谓热中子,是指铀-235原子核裂变时射出的快中子经慢化后速度降为2200 m/s、能量约为1/40 eV的中子。热中子引起铀-235核裂变的可能性,比被铀-238原子核俘获的可能性大190倍。这样,在以天然铀为燃料的重水堆中,核裂变链锁反应可持续进行下去。由于重水慢化中子不如普通水有效,因此重水堆的堆芯比轻水堆大得多,使得压力容器制造变得困难。重水堆仍需配备蒸汽发生器,一回路的重水将热量带到蒸汽发生器,传给二回路的普通水以产生蒸汽。