Otkriće neutrona bilo je preteča atomske ere čovječanstva, budući da se u rukama fizičara nalazila čestica sposobna, zbog odsustva naboja, da prodre u bilo koje, čak i teške, jezgre. U toku eksperimenata bombardovanja jezgara uranijuma neutronima, koje je sproveo italijanski fizičar E. Fermi, dobijeni su radioaktivni izotopi i transuranski elementi, neptunijum i plutonijum. Tako je postalo moguće stvoriti nuklearni reaktor - instalaciju koja svojom energetskom snagom nadmašuje sve što je ranije stvorilo čovječanstvo.
Nuklearni reaktor je aparat u kojem se odvija kontrolisana reakcija nuklearne fisije, zasnovana na principu lanca. Ovaj princip je sljedeći. Jezgra uranijuma bombardirana neutronima se raspadaju i formiraju nekoliko novih neutrona, koji zauzvrat izazivaju fisiju sljedećih jezgara. U ovom procesu, broj neutrona se brzo povećava. Odnos broja neutrona u jednoj fazi fisije i broja neutronaprethodna faza nuklearnog raspada naziva se faktor množenja.
Da bi se nuklearna reakcija mogla kontrolirati potreban je nuklearni reaktor koji se koristi u nuklearnim elektranama, podmornicama, nuklearnim ledolomcima, u eksperimentalnim nuklearnim postrojenjima itd. Nekontrolirana nuklearna reakcija neminovno dovodi do eksplozije kolosalne razorne moći. Ova vrsta lančane reakcije koristi se isključivo u nuklearnim bombama, čija je eksplozija cilj nuklearnog raspada.
Atomski reaktor, u kojem se oslobođeni neutroni kreću velikom brzinom, u cilju kontrole reakcije, opremljen je posebnim materijalima koji apsorbuju dio energije elementarnih čestica. Takvi materijali, koji imaju sposobnost da smanje brzinu i inerciju neutrona, nazivaju se moderatori nuklearne reakcije.
Princip rada nuklearnog reaktora je sljedeći. Unutrašnje šupljine reaktora ispunjene su destilovanom vodom koja cirkuliše unutar posebnih cijevi. Nuklearni reaktor se automatski uključuje kada se grafitne šipke uklone iz aktivne zone, koje apsorbiraju dio energije neutrona. S početkom lančane reakcije oslobađa se ogromna količina toplinske energije koja, kružeći u jezgri reaktora, dospijeva do gorivnih elemenata. Istovremeno, voda se zagreva na temperaturu od 320 oS.
Tada, voda primarnog kruga, krećući se unutra kroz cijevi generatora pare, odaje toplotnu energiju primljenu iz jezgrareaktor, vodu sekundarnog kruga, a da ne dolazi u kontakt sa njim, što isključuje ulazak radioaktivnih čestica izvan reaktorske hale.
Dalji proces se ne razlikuje od onoga što se dešava u bilo kojoj termoelektrani - voda sekundarnog kruga, koja se pretvorila u paru, daje rotaciju turbinama. A turbine aktiviraju ogromne električne generatore, koji proizvode električnu energiju.
Nuklearni reaktor nije čisto ljudski izum. Budući da se isti zakoni fizike primjenjuju u cijelom svemiru, energija nuklearnog raspada je neophodna za održavanje uređene strukture kosmosa i života na Zemlji. Prirodni prirodni nuklearni reaktori su zvijezde. A jedno od njih je i Sunce, koje je svojom energijom termonuklearne fuzije stvorilo sve uslove za nastanak života na našoj planeti.
