Ядерний реактор — це пристрій, який використовується для ініціювання та контролю ланцюгової ядерної реакції поділу або реакцій ядерного синтезу. На сучасному етапі розвитку науки і техніки це переважно ядерні реакції поділу.
Ці реакції мають ланцюговий характер – продукти реакції (переважно нейтрони ) можуть ініціювати ще кілька. Щоб уникнути лавиноподібного зростання швидкості реакції, реактор розділений на зони, заповнені по черзі паливом , теплоносієм і сповільнювачем , тобто речовиною, яка уповільнює нейтрони.
Швидкість реакції контролюється, в тому числі, за допомогою шляхом зміни взаємного розташування або частки цих компонентів, а також шляхом введення додаткових речовини, що поглинають або сповільнюють нейтрони, що містяться в т. зв стрижнях керування (для нормального регулювання параметрів реакції) і запобіжних стрижнях (для аварійної зупинки реактора).
Речовини, які використовуються для поглинання теплових нейтронів, включають бор та кадмій, а в сповільнювачах використовуються, зокрема, берилій, графіт і вода, яка також виконує роль теплоносія.
Ядерні реактори використовуються на атомних електростанціях для виробництва електроенергії та в ядерних морських двигунах. Тепло від ядерного поділу передається робочому тілу (воді або газу), яке, у свою чергу, проходить через парові турбіни. Вони або приводять у рух гвинти корабля, або обертають вали електричних генераторів. Пару, вироблену на атомних електростанціях, у принципі можна використовувати для промислового тепла або для централізованого теплопостачання. Деякі реактори використовуються для виробництва ізотопів для медичного та промислового використання або для виробництва збройового плутонію.
Основні компоненти ядерного реактора
| Компонент | Застосування | Матеріал |
| Паливо | Для здійснення реакції ділення і вироблення енергії | 233U, 235 U, 239 Pu, 241Pu |
| Теплоносій | Для відведення тепла з активної зони реактора | Звичайна вода, важка вода, органічні рідини, CO 2, повітря, He, Na, Bi, евтектика натрій-калій |
| Сповільнювач | Для сповільнення швидких нейтронів ділення | Звичайна вода, важка вода, графіт, Be, оксид берилію |
| Відбивач | Для зменшення витікання нейтронів і захисту персоналу від іонізуючого випромінювання | |
| Керуючі стержні | Для контролю критичності та потужності | Cd, B, Hf, Gd, Ag, In |
| Конструкційні матеріали | Для оболонки палива, для споруд активної зони | Al, неіржавіюча сталь, Zr |