Em um reator nuclear, um moderador é misturado ao combustível de urânio para diminuir os nêutrons rápidos para a velocidade dos nêutrons térmicos, o que permite que a fissão ocorra em uma reação em cadeia nuclear controlada. os reatores nucleares nos Estados Unidos usam a água como moderador. As colisões elásticas que ocorrem entre os nêutrons rápidos e o moderador desaceleram os nêutrons sem absorvê-los.
Como os núcleos de hidrogênio nas moléculas de água possuem aproximadamente a mesma massa dos nêutrons rápidos, uma colisão entre um nêutron e um próton em um núcleo de hidrogênio resultará na perda de quase toda a energia cinética do nêutron. Além da água, cerca de 20% dos reatores nucleares em todo o mundo usam grafite sólida como moderador de nêutrons. Em cerca de cinco por cento dos reatores em todo o mundo, o moderador usado é água pesada. Em alguns tipos de reatores experimentais, o elemento berílio tem sido usado como moderador.
Em uma usina elétrica nuclear, a água usada como moderador de nêutrons também é usada para aquecer a água que move as turbinas a vapor que produzem a energia elétrica. A água do moderador, no entanto, permanece completamente isolada da água que movimenta as turbinas. Isso evita que qualquer radioatividade deixe o núcleo do reator, que é onde ocorrem as reações em cadeia de produção de calor.
