Reaktor nuklir adalah bagian dari peralatan ilmiah yang dirancang untuk menghasilkan reaksi berantai terkontrol dari unsur-unsur fisi seperti uranium. Reaktor nuklir dapat digunakan untuk sejumlah tujuan, termasuk pembangkit tenaga listrik, produksi bahan bakar nuklir, dan penelitian ilmiah. Reaktor nuklir dengan berbagai desain dapat ditemukan di banyak wilayah di dunia, dari laboratorium ilmiah di Amerika Serikat hingga pedesaan Prancis, dengan Prancis mengandalkan tenaga nuklir untuk sekitar 75% dari kebutuhan daya mereka pada 2009.
Reaktor nuklir mengandalkan proses yang dikenal sebagai fisi, yang terjadi ketika elemen berat menyerap neutron dan pecah menjadi dua elemen yang lebih ringan. Dalam prosesnya, elemen melepaskan energi. Dalam reaksi fisi terkontrol, energi ini dapat dimanfaatkan untuk berbagai aktivitas, dan dibujuk untuk membentuk reaksi berantai yang mendorong sisa elemen yang dapat terbelah untuk pecah juga. Reaksi yang tidak terkendali menciptakan bom nuklir.
Di dalam reaktor nuklir, batang bahan bakar yang terbuat dari elemen yang dapat fisi dimasukkan ke dalam moderator, bahan yang akan memperlambat neutron untuk mendorong fisi. Operator reaktor nuklir dapat mengendalikan reaksi dengan menggunakan batang kendali, batang yang terbuat dari bahan yang menyerap neutron. Ketika batang diturunkan ke dalam inti reaktor dengan bahan bakar, mereka menyerap neutron, memperlambat atau menghentikan proses fisi, dan ketika mereka dinaikkan, mereka memungkinkan batang bahan bakar untuk menyerap neutron dan menjalani fisi. Secara berkala, batang bahan bakar menjadi usang dan perlu diganti dengan bahan bakar baru, sedangkan bahan bakar bekas harus dibuang dengan hati-hati agar tidak menimbulkan polusi.
Reaktor nuklir juga membutuhkan pendingin untuk memindahkan panas dari teras reaktor. Panas, produk sampingan dari fisi, sebenarnya mungkin menjadi tujuan operator reaktor, karena dapat digunakan untuk menghasilkan listrik dengan menghasilkan uap yang akan mendorong turbin. Ketika reaktor nuklir digunakan untuk penelitian ilmiah, panas mungkin merupakan produk sampingan yang tidak diinginkan, meskipun beberapa reaktor dirancang untuk penelitian dan pembangkit listrik untuk efisiensi maksimum.
Sejumlah besar sistem terlibat dalam kontrol dan penahanan reaktor nuklir. Risiko yang melekat dalam menciptakan reaksi terkontrol adalah bahwa reaksi dapat mengalir di luar kendali. Kekhawatiran ini diatasi dengan berbagai kegagalan dan teknologi keselamatan yang dirancang untuk menjaga agar reaktor tetap beroperasi dengan aman. Relatif sedikit kecelakaan besar yang terjadi dengan reaktor nuklir, dan yang memang cenderung terjadi di reaktor yang lebih tua dengan infrastruktur pendukung yang tidak memadai.