तूतीकोरिन में भारी पानी संयंत्र भारत सरकार के परमाणु ऊर्जा विभाग के तहत भारी पानी बोर्ड, मुंबई की एक घटक इकाई है। मोनिया-हाइड्रोजन विनिमय प्रक्रिया (मोनो-थर्मल) को नियोजित करता है। यह संयंत्र तूतीकोरिन रेलवे स्टेशन से लगभग 14 किमी की दूरी पर स्थित है। भापासं तूतीकोरिन पर कार्य सितंबर 1971 में शुरू किया गया था और संयंत्र जुलाई 1978 में चालू किया गया था।

निकटवर्ती अमोनिया संयंत्र में उत्पादित ड्यूटेरियम युक्त संश्लेषण गैस (हाइड्रोजन के तीन भागों और नाइट्रोजन के एक भाग का मिश्रण) को संयंत्र के माध्यम से लगभग 48 टन/घंटा की प्रवाह दर से भेजा जाता है। लगभग 191-216 किग्रा./सेमी2 के दाब पर। भापासं में दबाव कम करने के लिए गैस का दाब पहले 40 किग्रा/सेमी2 बढ़ाया जाता है। फिर इसे बाहर जाने वाली ठंडी गैस द्वारा अमोनिया प्लांट में हीट एक्सचेंजर में ठंडा किया जाता है। इसके बाद गैस को एक शुद्धिकरण इकाई से भेजा जाता है। इस इकाई में गैस में निहित अशुद्धियाँ जैसे पानी, कार्बन मोनोऑक्साइड, कार्बन डाइऑक्साइड और ऑक्सीजन को हटा दिया जाता है और गैस को अमोनिया से संतृप्त किया जाता है। अमोनिया के साथ संतृप्त ठंडा और शुद्ध संश्लेषण गैस को पहले समस्थानिक एक्सचेंज टॉवर के माध्यम से पारित किया जाता है जो शून्य से 25 डिग्री सेल्सियस पर काम कर रहा है, जहां गैस में ड्यूटेरियम को टावर के शीर्ष से तरल अमोनिया की एक काउंटर वर्तमान धारा की उपस्थिति में स्थानांतरित किया जाता है। तरल अमोनिया में भंग पोटेशियम एमाइड उत्प्रेरक। एक्सचेंज टॉवर के नीचे से ड्यूटेरियम समृद्ध अमोनिया को फिर दूसरे समस्थानिक एक्सचेंज टॉवर में डाला जाता है, जहां समृद्ध अमोनिया के टूटने से प्राप्त फटी गैसों के संपर्क में आने से यह और समृद्ध हो जाता है।