เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เป็นอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ที่ออกแบบมาเพื่อสร้างปฏิกิริยาลูกโซ่ที่ควบคุมได้ขององค์ประกอบฟิชชันได้เช่นยูเรเนียม เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์สามารถใช้งานได้หลายอย่างรวมถึงการผลิตพลังงานไฟฟ้าการผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์และการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบต่าง ๆ สามารถพบได้ในหลายภูมิภาคของโลกจากห้องทดลองทางวิทยาศาสตร์ในสหรัฐอเมริกาไปจนถึงชนบทของฝรั่งเศสโดยฝรั่งเศสพึ่งพาพลังงานนิวเคลียร์ประมาณ 75% ของความต้องการพลังงานของพวกเขาในปี 2009
เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์พึ่งพากระบวนการที่เรียกว่าฟิชชันซึ่งเกิดขึ้นเมื่อธาตุหนักดูดซับนิวตรอนและแยกออกเป็นสองส่วนที่เบากว่า ในกระบวนการองค์ประกอบปล่อยพลังงาน ในปฏิกิริยาฟิชชันที่ควบคุมพลังงานนี้สามารถถูกควบคุมสำหรับกิจกรรมต่าง ๆ และเกลี้ยกล่อมในการสร้างปฏิกิริยาลูกโซ่ที่กระตุ้นให้ส่วนที่เหลือขององค์ประกอบฟิชชันที่จะแตกสลายเช่นกัน ปฏิกิริยาที่ไม่สามารถควบคุมได้จะสร้างระเบิดนิวเคลียร์
ภายในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แท่งเชื้อเพลิงที่ประกอบด้วยองค์ประกอบฟิชชันจะถูกแทรกเข้าไปในตัวควบคุมซึ่งเป็นวัสดุที่จะทำให้นิวตรอนช้าลงเพื่อกระตุ้นให้เกิดฟิชชัน ผู้ปฏิบัติงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์สามารถควบคุมปฏิกิริยาด้วยการใช้แท่งควบคุมแท่งที่ทำจากวัสดุที่ดูดซับนิวตรอน เมื่อแท่งถูกหย่อนลงไปในแกนเครื่องปฏิกรณ์ด้วยเชื้อเพลิงพวกมันจะดูดซับนิวตรอนชะลอหรือหยุดกระบวนการฟิชชันและเมื่อพวกมันถูกยกขึ้นพวกมันก็ยอมให้แท่งเชื้อเพลิงดูดซับนิวตรอนและเกิดฟิชชัน แท่งเชื้อเพลิงจะถูกใช้เป็นระยะ ๆ และจำเป็นต้องเปลี่ยนเป็นเชื้อเพลิงใหม่ในขณะที่เชื้อเพลิงที่ใช้แล้วจะต้องถูกกำจัดอย่างระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงการก่อให้เกิดมลพิษ
เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ยังต้องการสารหล่อเย็นเพื่อถ่ายโอนความร้อนออกจากแกนเครื่องปฏิกรณ์ ความร้อนซึ่งเป็นผลพลอยได้จากการฟิชชันในความเป็นจริงอาจเป็นเป้าหมายของผู้ปฏิบัติงานของเครื่องปฏิกรณ์เพราะมันสามารถใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าโดยการสร้างไอน้ำซึ่งจะผลักดันกังหัน เมื่อมีการใช้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เพื่อการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ความร้อนอาจเป็นผลพลอยได้ที่ไม่เป็นที่ต้องการแม้ว่าเครื่องปฏิกรณ์บางเครื่องได้รับการออกแบบสำหรับการวิจัยและการผลิตไฟฟ้าเพื่อประสิทธิภาพสูงสุด
ระบบจำนวนมากมีส่วนร่วมในการควบคุมและบรรจุเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ความเสี่ยงโดยธรรมชาติของการสร้างปฏิกิริยาควบคุมคือปฏิกิริยาอาจหลุดออกจากการควบคุม ข้อกังวลนี้ได้รับการแก้ไขด้วยความล้มเหลวของร้านกาแฟและเทคโนโลยีความปลอดภัยที่ออกแบบมาเพื่อให้เครื่องปฏิกรณ์ทำงานได้อย่างปลอดภัย อุบัติเหตุที่เกิดขึ้นค่อนข้างน้อยมีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เกิดขึ้นและมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์รุ่นเก่าที่มีโครงสร้างพื้นฐานรองรับไม่เพียงพอ
