Die Kalte Neutronenquelle (KQ) ist ein gekühlter Zusatzmoderator im FRM II, in dem ein Spektrum niederenergetischer Neutronen mit einer Maxwell-Verteilung zentriert um etwa 5meV erzeugt wird. Der Zusatzmoderator besteht aus tiefkaltem, flüssigem Deuterium. Er liefert den höchsten Gewinnfaktor fur kalte Neutronen, u.a. wegen der geringen Neutronenabsorption von Deuterium.
Am FRM II wird die Kalte Quelle von oben in den Moderatortank eingesetzt (vertikale Anordnung). Das Konzept leitet sich aus der am Hochflußreaktor am ILL in Grenoble seit 1971 betriebenen vertikalen Kalten Quelle ab.

Ein mit Deuterium gefüllter Kreislauf enthält die Komponenten Moderatorgefäß, Wärmetauscher und Speicher. Moderatorgefäß und Wärmetauscher sind im Reaktorbecken installiert, Speicher und Hilfsanlagen sind in speziellen Nebenräumen innerhalb und außerhalb des Reaktorgebäudes aufgestellt. In dem Moderatorgefäß befindet sich das flüssige Deuterium, das durch Gamma-Strahlung und Neutronenmoderation aufgeheizt wird und siedet. Der Dampf wird im Wärmetauscher wieder kondensiert, das flüssige Deuterium fließt in das Moderatorgefäß zurück. Der Kreislauf funktioniert nach dem Thermosiphon-Prinzip (Naturkonvektion). Der Wärmetauscher wird mit kaltem Helium aus einer konventionellen Helium-Gaskältemaschine gekühlt. Das Deuterium ist sicher eingeschlossen und bleibt ständig im System. Zur Auslagerung des Deuteriumgases dient ein Metallhydrid-Speicher.

Bei der Auslegung der Kalten Quelle sind besondere sicherheitstechnische Auflagen beachtet worden, z. B. die Umhüllung der Deuteriumbereiche mit Schutzgas zur Vermeidung von Kontakt des Deuteriums mit Luft.
Das Moderatorgefäß besteht aus einer Aluminiumlegierung. Die Wanddicke (variabel 1mm bis 1,5mm) ist so gering wie möglich, um die nukleare Aufheizung und damit die Kälteleistung der Kälteanlage zu minimieren. Damit das Moderatorgefäß dennoch einem Innendruck von ca. 3bar widersteht, wurden die Wanddicke und die Behälterform mit der Methode der finiten Elemente ausgelegt. Das Vakuumgefäß im kernnahen Bereich besteht aus Zirkaloy, einer sehr festen, neutronendurchlässigen Zirkoniumlegierung.

Die in der Kalten Quelle gewonnenen kalten Neutronen werden mit Hilfe von 3 Strahlrohren mit Neutronenleitern den Neutronen-Streuinstrumenten zugeführt. Ein spezielles vertikales Strahlrohr taucht direkt in das Moderatorgefäß ein und ermöglicht den Ausfluß von besonders kalten Neutronen (Energien um 200μeV) nach oben.

Die mittlere (integrale) Neutronenflußdichte in der Kalten Quelle wird ca. 3x10¹⁴cm^-2s^-1 (bei der Reaktornennleistung von 20MW; durch Flußdepression gestört) betragen, woraus eine Flußdichte kalter Neutronen von 9,1x10¹³ cm^-2s^-1 resultiert.