Moderator neutron

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).^{[1][2][3][4][5]} Selain itu, dalam penelitian berilium juga pernah digunakan, dan berbagai senyawa hidrokarbon juga disebutkan memiliki kemungkinan dapat dipakai.^{[6][7][8][9][10][11]}

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.
• Beryllium, dalam bentuk logam. Berilium mahal dan beracun, 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.^{[12][13][14][15][16] [17][18]}

Moderator Reaktor PLTN saat ini

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

Referensi

1. Miller, Jr., George Tyler (2002). Living in the Environment: Principles, Connections, and Solutions (12th Edition). Belmont: The Thomson Corporation. hlm. 345. ISBN 0-534-37697-5.
2. Kratz, Jens-Volker; Lieser, Karl Heinrich (2013). Nuclear and Radiochemistry: Fundamentals and Applications (Edisi 3). John Wiley & Sons. ISBN 9783527653355. Diakses tanggal 27 April 2018.
3. De Graef, Marc; McHenry, Michael E. (2012). Structure of Materials: An Introduction to Crystallography, Diffraction and Symmetry. Cambridge University Press. hlm. 324. ISBN 9781139560474. Diakses tanggal 27 April 2018.
4. Stacey., Weston M (2007). Nuclear reactor physics. Wiley-VCH. hlm. 29–31. ISBN 978-3-527-40679-1.^{[pranala nonaktif permanen]}
5. Dobrzynski, L.; K. Blinowski (1994). Neutrons and Solid State Physics. Ellis Horwood Limited. ISBN 0-13-617192-3.
6. Arregui Mena, J.D.; et al. (2016). "Spatial variability in the mechanical properties of Gilsocarbon". Carbon. 110: 497–517. doi:10.1016/j.carbon.2016.09.051.
7. Arregui Mena, J.D.; et al. (2018). "Characterisation of the spatial variability of material properties of Gilsocarbon and NBG-18 using random fields". Journal of Nuclear Materials. 511: 91–108. Bibcode:2018JNuM..511...91A. doi:10.1016/j.jnucmat.2018.09.008.
8. Operation Upshot–Knothole
9. W48 - globalsecurity.org
10. "Atomic Bomb Chronology: 1942-1944". Diarsipkan dari asli tanggal 2008-05-28. Diakses tanggal 2008-12-16.
11. Hans Bethe in Physics Today Vol 53 (2001) [1]
12. Herken, Gregg (2003). Brotherhood of the Bomb.
13. Hansen, Chuck (1995). Swords of Armageddon. Vol. III. Diakses tanggal 2016-12-28.
14. Hansen, Chuck (1995). Swords of Armageddon. Vol. I. Diakses tanggal 2016-12-28.
15. Hansen, Chuck (1995). Swords of Armageddon. Vol. VII. Diakses tanggal 2016-12-28.
16. Paul Lawrence Rose (1998). Heisenberg and the Nazi Atomic Bomb Project: A Study in German Culture. University of California Press. hlm. 211. ISBN 978-0-520-21077-6. Diakses tanggal 6 May 2017.
17. Nuclear Weapons Frequently Asked Questions - 4.1.7.3.2 Reflectors
18. N Moderation