Ein Kernreaktor ist ein wissenschaftliches Gerät, das dazu bestimmt ist, kontrollierte Kettenreaktionen von spaltbaren Elementen wie Uran zu erzeugen. Kernreaktoren können für eine Reihe von Zwecken verwendet werden, einschließlich der Erzeugung von elektrischem Strom, der Herstellung von Kernbrennstoffen und der wissenschaftlichen Forschung. Kernreaktoren unterschiedlicher Bauart sind in vielen Regionen der Welt zu finden, von wissenschaftlichen Labors in den Vereinigten Staaten bis hin zu französischen Landschaften, wobei die Franzosen ab 75 rund 2009 % ihres Strombedarfs auf Kernkraft bezogen.
Kernreaktoren beruhen auf einem als Spaltung bekannten Prozess, der auftritt, wenn ein schweres Element ein Neutron absorbiert und in zwei leichtere Elemente zerfällt. Dabei setzt das Element Energie frei. In einer kontrollierten Spaltungsreaktion kann diese Energie für verschiedene Aktivitäten genutzt und in eine Kettenreaktion überredet werden, die auch den Rest des spaltbaren Elements zum Auseinanderbrechen anregt. Eine unkontrollierte Reaktion erzeugt eine Atombombe.
In einem Kernreaktor werden Brennstäbe aus einem spaltbaren Element in einen Moderator eingeführt, ein Material, das Neutronen verlangsamt, um die Spaltung zu fördern. Der Betreiber des Kernreaktors kann die Reaktion mit Hilfe von Steuerstäben steuern, Stäben aus Materialien, die Neutronen absorbieren. Wenn die Stäbe mit dem Brennstoff in den Reaktorkern abgesenkt werden, absorbieren sie die Neutronen, verlangsamen oder stoppen den Spaltprozess, und wenn sie angehoben werden, ermöglichen sie den Brennstäben, die Neutronen zu absorbieren und zu spalten. Von Zeit zu Zeit werden die Brennstäbe verbraucht und müssen durch frischen Brennstoff ersetzt werden, während der verbrauchte Brennstoff sorgfältig entsorgt werden muss, um eine Verschmutzung zu vermeiden.
Der Kernreaktor benötigt auch ein Kühlmittel, um Wärme vom Reaktorkern abzuleiten. Wärme, ein Nebenprodukt der Kernspaltung, könnte tatsächlich das Ziel der Betreiber des Reaktors sein, da sie zur Stromerzeugung genutzt werden kann, indem Dampf erzeugt wird, der Turbinen antreibt. Wenn ein Kernreaktor für die wissenschaftliche Forschung verwendet wird, kann die Wärme ein unerwünschtes Nebenprodukt sein, obwohl einige Reaktoren für maximale Effizienz sowohl für die Forschung als auch für die Stromerzeugung ausgelegt sind.
An der Steuerung und Eindämmung eines Kernreaktors sind eine Vielzahl von Systemen beteiligt. Das inhärente Risiko einer kontrollierten Reaktion besteht darin, dass die Reaktion außer Kontrolle geraten kann. Diesem Anliegen wird mit zahlreichen Failsafes und Sicherheitstechnologien Rechnung getragen, die den sicheren Betrieb des Reaktors gewährleisten sollen. Bei Kernreaktoren sind relativ wenige schwere Unfälle aufgetreten, und solche, die in der Regel bei älteren Reaktoren mit unzureichender Unterstützungsinfrastruktur auftreten.