Norge har eksportert tungtvann til bruk i atomvåpenproduksjon i flere land, blant annet i Israel, Frankrike, India og Storbritannia. Sverige og Romania skaffet seg norsk tungtvann til atomvåpenbruk, men avsluttet sine programmer før de kom så langt. Produksjonen begynte i 1950-årene. Sverige brukte norsk tungtvann fordi det på den tiden ikke var underlagt restriksjoner på bruk av norsk tungtvann til atomvåpenproduksjon, og fordi svensken Marcus Wallenberg satt i styret til Norsk Hydro. Israel brukte norsk tungtvann i sin Dimona reaktor, og tungtvann har blitt smuglet via den internasjonale svartebørsen til bruk i Indias atomvåpenproduserende anlegg. Det var i forbindelse med avsløringen av disse svartebørsoperasjonene at eksporten av tungtvann fra Norge ble stanset i 1988.