Az atomerőművekben a $\mathrm{{}^{235}U}$ hasadásakor nagy, $\approx 2\ \mathrm{MeV}$ energiájú neutronok keletkeznek, de ezek annál nagyobb eséllyel képesek újabb hasadásokat kiváltani, minél kisebb a sebességük. Ez az ún. 1/v törvény, mely általában minden, neutron kiváltotta magreakcióra érvényes. Emiatt a hasadásban keletkezett gyorsneutronokat alaposan le kell lassítani, hiszen a hőmozgás miatti termikus energia, mely az ekvipartíció tétele szerint szabadsági fokonként

$$\varepsilon=\frac{1}{2}kT$$

a hűtővíz $300\ \mathrm{{}^\circ C}$ hőmérsékletén (ahol a legtöbb atomerőműben a neutronlassítás zajlik) $\approx 0,05\ \mathrm{eV}$.

Az ütközések elmélete szerint egy ütközésben annál nagyobb mozgási enegia adódhat át, minél közelebb van az ütköző részecskék tömege. Ez alapján a könnyűhidrogén lenne a leghatékonyabb moderátor anyag, hiszen az ő magját alkotó egyetlen proton tömege szinte pontosan megegyezik a lelassítandó neutron tömegével. Azonban vele két baj is van:

• a hidrogén az atomerőműben uralkodó hőmérsékleti és nyomásviszonyok mellett gázhalmazáapotú, nem is cseppfolyósítható, így a tömegsűrűsége kicsi, így pedig nem hatékony moderátor
• a könnyűhidrogén nem elhanyagolható mértékben elnyeli a neutronokat, ami a láncreakció szempontjából káros

Az első szempont miatt a hdrogén helyett olyan hidrogénvegyület lenne alkalmasabb, mely az atomerőművi körülmények között szilárd vagy folyékony. A második szempont miatt a $^{1}\mathrm{H}$ könnyűhodrogén helyett jobb a $^{2}\mathrm{H}$ nehézhidrogén ($\mathrm{D}$ deutérium). Ha mindkét szempontot érvényesíteni akarjuk, akkor kiváló ötlet a $\mathrm{D_2O}$ nehézvíz, ugyanis a sűrűsége nagy, a deutériummagjai alig nyelik a neutronokat, ahogy az $\mathrm{{}^{16}O}$ oxigén magjai sem neutronabszorbensek, hiszen páros számú protonjuk és neutronjuk van. Ennek a jó ajánlatnak egyetlen hátrány avan, hogy drága, 2022-ben literje 50 USD (15 ezer Ft) körül van. A azdag, és a biztonságra sokat áldozó Kanadában emiatt nehézvíz hűtésűek az atomerőművek. Az atomerőművek 75%-ában azonban a jóval olcsóbb $\mathrm{H_2O}$ "könnyűvíz" a moderátor, Pakson is. 
 

 A grafit 

További, de kevésbé elterjedt moderátor anyag a grafit, ugyanis

• szilárd (térfogategységben sok atom van)
• a tömegszáma viszonylag kicsi, így ütközésben elég hatékonyan vesz át energiát a neutrontól
• a természetes szén 99%-a $^{12}\mathrm{C}$, amiben a neutronok és protonok száma is páros, így nagyon stabil atommag, nem akar befogni neutront, így nem neutron abszorbens

A 2. világháború során a Manhatten-tervben Hanfordban épült első atomreaktorokban (amik még nem energiatermelési céllal, hanem a nagaszakira dobott atombombához szükséges plutónium tenyésztésére épültek) is grafit volt a moderátor, ahogy a forralóvizes reaktorokban is (amilyen a csernobili RBMK-típus is). A grafit ugyan moderátornak kiváló paraméterekkel rendelkezik, de vízhűtésű erőművekben biztonsági kockázatot jelent, hogy a hűtővíz csőtörése vagy felforrása esetén a grafit tovább moderálja a neutronokat, azaz fenntartja a láncreakciót. Ezzel szemben a nyomottvizes reaktorokban (akár könnyűvizes, akár nehézvizes), a víz egyszerre hűtőközeg és moderátor, így ha a hűtővíz eltűnik, akkor megszűnik a neutronok moderálása, így a  láncreakció az efféle vészhelyzetekben magától elhal. 
 

 Brit tudósok 

Ha nem víz a hűtőközeg, akkor a grafit moderátor nemcsak hatékony, de biztonságos is tud lenni (bár oxigénhez jutva a grafit igencsak jól éghető anyag). Az Egyesült Királyságban épült atomerőművek grafitmoderátorral és szén-dioxid hűtéssel működnek.