Moderátor

Aby sa zvýšila pravdepodobnosť, že neutrón spôsobí štiepenie jadra uránu ²³⁵U, je potrebné spomaliť rýchly neutrón (s energiou vyššou ako 0,1 MeV) na pomalý (tepelný) neutrón s energiou približne 0,02 eV. Rýchle neutróny sa pri opakovaných zrážkach s atómami moderátora postupne spomaľujú, až dosiahnu energiu zodpovedajúcu tepelnej rovnováhe s okolím. Pomalé neutróny majú výrazne vyššiu pravdepodobnosť, že budú zachytené jadrom ²³⁵U a vyvolajú jeho štiepenie. Zároveň je menej pravdepodobné, že budú zachytené jadrami ²³⁸U. Prítomnosť moderátora, ktorý spomaľuje neutróny a tým zvyšuje pravdepodobnosť štiepnych reakcií, je jednou zo základných podmienok udržania štiepnej reťazovej reakcie vo väčšine jadrových reaktorov.

Neutróny sa najúčinnejšie spomaľujú pri zrážkach s časticami podobnej hmotnosti, teda predovšetkým s protónmi. Moderátormi sú preto látky obsahujúce veľké množstvo atómov vodíka, napríklad obyčajná voda alebo ťažká voda. Ako moderátor sa používa aj grafit.

 

Vedeli ste, že...?

Slovo moderátor pochádza z latinského výrazu moderare, ktorý znamená zmierňovať, regulovať, spomaľovať alebo brzdiť.

 

Obyčajná voda

Obyčajná voda sa používa ako moderátor vo väčšine reaktorov využívajúcich obohatený urán s obsahom izotopu ²³⁵U približne 3,5 až 5 %. Je ľahko dostupná, nevyžaduje špeciálne zaobchádzanie a zároveň slúži aj ako chladivo.

Ťažká voda

Molekula ťažkej vody obsahuje namiesto atómov prótia atómy deutéria, ktorých jadro tvorí jeden protón a jeden neutrón. Ťažká voda sa musí priemyselne vyrábať, ale v porovnaní s obyčajnou vodou pohlcuje podstatne menej neutrónov. Používa sa preto v reaktoroch spaľujúcich prírodný alebo nízko obohatený urán.

 

Grafit

Grafit má tiež veľmi nízku schopnosť pohlcovať neutróny, a preto je vhodným moderátorom v reaktoroch využívajúcich prírodný alebo nízko obohatený urán. Keďže ide o pevnú látku, grafitom moderované reaktory musia používať samostatné plynné alebo kvapalné chladiace médium. Grafit je navyše na vzduchu horľavý, preto sa v moderných typoch energetických reaktorov používa čoraz menej.

Bez moderátora

Existujú aj reaktory, ktoré využívajú rýchle neutróny, a preto moderátor vôbec nepotrebujú. Označujú sa ako rýchle reaktory.

 

Vedeli ste, že...?

Experimentálne reaktory s roztavenými soľami (MSR) môžu okrem grafitu využívať ako moderátor aj berýlium.