En kärnreaktor är en del av vetenskaplig utrustning som är utformad för att generera kontrollerade kedjereaktioner av klyvbara element som uran. Kärnreaktorer kan användas för ett antal syften, inklusive produktion av elektrisk kraft, produktion av kärnbränsle och vetenskaplig forskning. Kärnreaktorer av olika design finns i många regioner i världen, från vetenskapliga laboratorier i USA till den franska landsbygden, där fransmännen förlitar sig på kärnkraft för cirka 75 % av sitt energibehov från och med 2009.
Kärnreaktorer är beroende av en process som kallas fission, som uppstår när ett tungt grundämne absorberar en neutron och bryts isär i två lättare grundämnen. I processen frigör elementet energi. I en kontrollerad fissionsreaktion kan denna energi utnyttjas för olika aktiviteter och lockas till att etablera en kedjereaktion som uppmuntrar resten av det klyvbara elementet att också bryta isär. En okontrollerad reaktion skapar en kärnvapenbomb.
Inuti en kärnreaktor sätts bränslestavar som består av ett klyvbart element in i en moderator, ett material som saktar ner neutroner för att uppmuntra fission. Operatören av kärnreaktorn kan styra reaktionen med hjälp av kontrollstavar, stavar gjorda av material som absorberar neutroner. När stavarna sänks ner i reaktorhärden med bränslet absorberar de neutronerna, saktar ner eller stoppar klyvningsprocessen, och när de höjs tillåter de bränslestavarna att absorbera neutronerna och genomgå klyvning. Med jämna mellanrum förbrukas bränslestavarna och måste ersättas med nytt bränsle, medan det använda bränslet måste omhändertas försiktigt för att undvika föroreningar.
Kärnreaktorn kräver också ett kylmedel för att överföra värme från reaktorhärden. Värme, en biprodukt av klyvning, kan i själva verket vara målet för reaktoroperatörerna, eftersom den kan användas för att generera elektricitet genom att generera ånga som driver turbiner. När en kärnreaktor används för vetenskaplig forskning kan värmen vara en oönskad biprodukt, även om vissa reaktorer är konstruerade för både forskning och elproduktion för maximal effektivitet.
Ett stort antal system är involverade i kontrollen och inneslutningen av en kärnreaktor. Den inneboende risken med att skapa en kontrollerad reaktion är att reaktionen kan falla utom kontroll. Denna oro åtgärdas med många felsäker och säkerhetstekniker som är utformade för att hålla reaktorn i drift säkert. Relativt få större olyckor har inträffat med kärnreaktorer, och de som tenderar att inträffa i äldre reaktorer med otillräcklig stödinfrastruktur på plats.