Un reactor nuclear este un echipament științific conceput pentru a genera reacții controlate în lanț ale elementelor fisionabile precum uraniul. Reactoarele nucleare pot fi utilizate pentru o serie de scopuri, inclusiv pentru generarea de energie electrică, producerea de combustibili nucleari și cercetarea științifică. Reactoarele nucleare de diferite modele pot fi găsite în multe regiuni ale lumii, de la laboratoare științifice din Statele Unite până la mediul rural francez, francezii bazându-se pe energia nucleară pentru aproximativ 75% din necesarul lor de energie începând cu 2009.
Reactoarele nucleare se bazează pe un proces cunoscut sub numele de fisiune, care are loc atunci când un element greu absoarbe un neutron și se desparte în două elemente mai ușoare. În acest proces, elementul eliberează energie. Într-o reacție de fisiune controlată, această energie poate fi valorificată pentru diferite activități și constrânsă pentru a stabili o reacție în lanț care încurajează și restul elementului fisionabil să se despartă. O reacție necontrolată creează o bombă nucleară.
În interiorul unui reactor nuclear, barele de combustibil formate dintr-un element fisionabil sunt introduse într-un moderator, un material care va încetini neutronii pentru a încuraja fisiunea. Operatorul reactorului nuclear poate controla reacția cu ajutorul tijelor de control, tije fabricate din materiale care absorb neutronii. Când barele sunt coborâte în miezul reactorului împreună cu combustibilul, ele absorb neutronii, încetinind sau oprind procesul de fisiune, iar când sunt ridicate, permit barelor de combustibil să absoarbă neutronii și să sufere fisiunea. Periodic, barele de combustibil devin uzate și trebuie înlocuite cu combustibil proaspăt, în timp ce combustibilul uzat trebuie eliminat cu grijă pentru a evita generarea de poluare.
Reactorul nuclear necesită, de asemenea, un lichid de răcire pentru a transfera căldura departe de miezul reactorului. Căldura, un produs secundar al fisiunii, poate fi de fapt scopul operatorilor reactorului, deoarece poate fi folosită pentru a genera electricitate prin generarea de abur care va împinge turbinele. Atunci când un reactor nuclear este utilizat pentru cercetare științifică, căldura poate fi un produs secundar nedorit, deși unele reactoare sunt proiectate atât pentru cercetare, cât și pentru generarea de electricitate pentru o eficiență maximă.
Un număr mare de sisteme sunt implicate în controlul și izolarea unui reactor nuclear. Riscul inerent de a crea o reacție controlată este că reacția poate scăpa de sub control. Această preocupare este abordată cu numeroase sisteme de siguranță și tehnologii de siguranță care sunt concepute pentru a menține reactorul în siguranță. Relativ puține accidente majore au avut loc cu reactoarele nucleare, iar cele care tind să apară în reactoare mai vechi, cu infrastructură de sprijin insuficientă.