Într-un reactor nuclear, un moderator este amestecat cu combustibilul de uraniu pentru a încetini neutronii rapizi la viteza neutronilor termici, ceea ce permite fisiune să aibă loc într-o reacție nucleară controlată. reactoarele nucleare din Statele Unite utilizează apa ca moderator. Colizările elastice care apar între neutronii rapizi și moderator încetinesc neutronii fără a le absorbi.
Deoarece nucleele de hidrogen din moleculele de apă posedă aproximativ aceeași masă ca neutronii rapizi, o coliziune între un neutron și un proton într-un nucleu de hidrogen va determina neutronul să piardă aproape toată energia sa cinetică. În plus față de apă, aproximativ 20% din reactoarele nucleare din întreaga lume folosesc grafit solid ca moderator neutron. În aproximativ cinci procente din reactoarele din întreaga lume, moderatorul folosit este apa grea. În unele tipuri de reactoare experimentale, elementul beriliu a fost folosit ca moderator.
Într-o centrală electrică nucleară, apa folosită ca moderator de neutroni este de asemenea folosită pentru a încălzi apa care acționează turbinele de abur care produc energie electrică. Apa moderatorului, totuși, rămâne complet izolată de apa care conduce turbinele. Aceasta împiedică orice radioactivitate să părăsească miezul reactorului, unde se produc reacțiile în lanț producătoare de căldură.
