Reaktor nuklir
Operasi > Moderator neutron dan Pendinginan

Sebuah pendingin nuklir reaktor- biasanya air tapi kadang-kadang gas atau logam cair (seperti natrium cair atau timbal) atau garam cair- disirkulasikan melewati inti reaktor untuk menyerap panas yang dihasilkannya. Panas dibawa pergi dari reaktor dan kemudian digunakan untuk menghasilkan uap. Kebanyakan sistem reaktor menggunakan sistem pendingin yang secara fisik terpisah dari air yang akan direbus untuk menghasilkan uap bertekanan untuk turbin, seperti reaktor air bertekanan. Namun, di beberapa reaktor air untuk turbin uap direbus langsung oleh teras reaktor; misalnya reaktor air mendidih.
Dalam teknik nuklir, moderator neutron atau pelambat neutron adalah sebuah medium yang mengurangi kecepatan neutron cepat, sehingga mengubahnya menjadi neutron termal yang dapat mendukung reaksi nuklir berantai yang melibatkan uranium-235 atau bahan fisi serupa.
Pada sekitar 2000-an, bahan yang paling umum digunakan sebagai moderator neutron adalah air biasa (sekitar 75% seluruh reaktor nuklir dunia), grafit padat (20% reaktor) dan air berat (5% reactor, disebut reaktor air berat).
Selain itu, dalam penelitian berilium juga pernah digunakan, dan berbagai senyawa hidrokarbon juga disebutkan memiliki kemungkinan dapat dipakai.
Bahan yang digunakan:
Hydrogen, seperti dalam " air ringan " biasa. Karena protium juga memiliki penampang melintang yang signifikan untuk penangkapan neutron, hanya moderasi terbatas yang dimungkinkan tanpa kehilangan terlalu banyak neutron. Neutron yang kurang dimoderasi relatif lebih mungkin untuk ditangkap oleh uranium-238 dan lebih kecil kemungkinannya untuk fisi uranium-235, sehingga reaktor air ringan memerlukan uranium yang diperkaya untuk beroperasi.
Ada juga usulan untuk menggunakan senyawa hasil reaksi kimia uranium logam dan hidrogen (uranium hidrida —UH 3) sebagai bahan bakar kombinasi dan moderator dalam reaktor tipe baru.
Hidrogen juga digunakan dalam bentuk metana cair kriogenik dan kadang-kadang hidrogen cair sebagai sumber neutron dingin di beberapa reaktor penelitian : menghasilkan distribusi Maxwell-Boltzmann untuk neutron yang maksimumnya bergeser ke energi yang jauh lebih rendah.
Hidrogen dikombinasikan dengan karbon seperti dalam lilin parafin digunakan dalam beberapa percobaan Jerman awal.
Deuterium, dalam bentuk air berat, dalam reaktor air berat, misalnya CANDU. Reaktor yang dimoderasi dengan air berat dapat menggunakan uranium alam yang tidak diperkaya.
Carbon, dalam bentuk grafit tingkat reaktor atau karbon pirolitik, digunakan misalnya dalam reaktor RBMK dan pebble-bed, atau dalam senyawa, misalnya karbon dioksida. Reaktor suhu rendah rentan terhadap penumpukan energi Wigner dalam material. Seperti reaktor yang dimoderasi deuterium, beberapa reaktor ini dapat menggunakan uranium alam yang tidak diperkaya.
Grafit juga sengaja dibiarkan dipanaskan hingga sekitar 2000 K atau lebih tinggi di beberapa reaktor penelitian untuk menghasilkan sumber neutron panas : memberikan distribusi Maxwell-Boltzmann yang maksimumnya menyebar untuk menghasilkan energi neutron yang lebih tinggi.
Berilium tegolongan sebagai logam ringan. Namun karena kandungan racun di dalamnya sangat tinggi, berilium terkadang digolongkan pula sebagai logam berat. Berilium mahal harganya sehingga penggunaannya terbatas.
Lithium-7, dalam bentuk garam litium fluorida, biasanya bersama dengan garam berilium fluorida (FLiBe). Ini adalah jenis moderator yang paling umum dalam reaktor garam cair.
Bahan inti ringan lainnya tidak cocok karena berbagai alasan. Helium adalah gas dan memerlukan desain khusus untuk mencapai kepadatan yang cukup; lithium-6 dan boron-10 menyerap neutron.
| Moderator | Reaktor | Desain | Negara |
| --- | --- | --- | --- |
| kosong (cepat) | 1 | BN-600, BN-800 | Rusia (2) |
| grafit | 25 | AGR, Magnox, RBMK | Inggris  (14), Rusia (9) |
| air berat | 29 | CANDU, PHWR | Kanada (17), Korea Selatan (4), Rumania (2), Cina (2),  India (18), Argentina, Pakistan |
| air ringan | 359 | PWR, BWR | 27 negara |
Pendingin reaktor nuklir adalah pendingin dalam reaktor nuklir yang digunakan untuk menghilangkan panas dari inti reaktor nuklir dan transfer ke generator listrik dan lingkungan. Seringkali, rantai dua loop pendingin digunakan karena loop pendingin primer mengambil radioaktivitas jangka pendek dari reaktor.
Dalam reaktor daya sirkuit ganda (misalnya, VVER), pendingin dari reaktor memasuki generator uap, di mana uap dihasilkan, yang menggerakkan turbin, dan dalam reaktor sirkuit tunggal (misalnya, RBMK) pendingin itu sendiri (uap-air atau gas) dapat berfungsi sebagai fluida kerja siklus turbin. Dalam penelitian (misalnya, ilmu material) dan reaktor khusus (misalnya, dalam reaktor untuk akumulasi isotop radioaktif), pendingin hanya mendinginkan reaktor, panas yang dihasilkan tidak digunakan.
Persyaratan berikut dikenakan pada pendingin:
Penyerapan neutron yang lemah (dalam reaktor termal) atau perlambatan yang lemah (dalam reaktor cepat);
Ketahanan kimia dalam kondisi paparan radiasi yang intens;
Korosif rendah dalam kaitannya dengan bahan struktural yang kontak dengan pendingin;
Tinggi koefisien perpindahan panas ;
Kapasitas panas spesifik yang besar ;
Tekanan kerja rendah pada suhu tinggi.
Dalam reaktor termal, air (biasa dan berat), uap air , cairan organik, karbon dioksida digunakan sebagai pendingin; dalam reaktor neutron cepat menggunakan logam cair (terutama natrium , serta gas (misalnya, uap air, helium). Seringkali cairan berfungsi sebagai pembawa panas, yang sekaligus sebagai moderator.
| Pendingin | Titik lebur | Titik didih |
| --- | --- | --- |
| Air berat at 154 bar |  | 345 °C |
| NaK eutectic | -11 °C | 785 °C |
| Sodium | 97.72 °C | 883 °C |
| FLiNaK | 454 °C | 1570 °C |
| FLiBe | 459 °C | 1430 °C |
| Timbal | 327.46 °C | 1749 °C |
| Lead-bismuth eutectic | 123.5 °C | 1670 °C |