El reactor nuclear, también conocido como reactor o reactor de energía atómica, es un dispositivo que puede mantener una reacción de fisión nuclear en cadena autosostenible y controlable para realizar el aprovechamiento de la energía nuclear. Al disponer racionalmente el combustible nuclear, un reactor nuclear permite que se produzca un proceso de fisión nuclear en cadena autosostenida sin necesidad de fuentes de neutrones adicionales. Estrictamente hablando, el término reactor debería abarcar los reactores de fisión, los reactores de fusión y los reactores híbridos de fisión-fusión, pero generalmente se refiere sólo a los reactores de fisión.
Durante el Proyecto Manhattan, el primer reactor nuclear de la humanidad fue construido en la Universidad de Chicago en diciembre de 1942 por un equipo dirigido por el famoso físico italoamericano Enrico Fermi, y fue nombrado Reactor de Chicago No. Pila de Chicago. 1). El reactor utilizó la reacción en cadena de fisión de uranio, lo que marcó el comienzo de la era de la energía atómica humana, y la Universidad de Chicago se convirtió en la "cuna de la energía atómica" para la humanidad.
Los átomos están compuestos por un núcleo y electrones fuera del núcleo. El núcleo está compuesto por protones y neutrones. Cuando el núcleo de uranio-235 es bombardeado por un neutrón externo, un núcleo absorberá un neutrón y se dividirá en dos núcleos de menor masa, mientras libera 2-3 neutrones. Los neutrones producidos por esta fisión bombardean otros núcleos de uranio-235, provocando una nueva fisión. Seguir así es una reacción en cadena de fisión. Las reacciones en cadena producen grandes cantidades de energía térmica. Utilice agua en circulación (u otras sustancias) para eliminar el calor y evitar que el reactor se sobrecaliente y se queme. El calor transferido puede convertir el agua en vapor, impulsando una turbina de vapor para generar electricidad.
Se puede observar que el componente más básico de un reactor nuclear son los núcleos de fisión portadores de calor. Pero sólo estos dos elementos no funcionarán. Debido a que los neutrones de alta velocidad se dispersarán en grandes cantidades, es necesario disminuir la velocidad de los neutrones para aumentar la posibilidad de colisión con los núcleos atómicos; los reactores nucleares deben determinar el estado de funcionamiento de acuerdo con los deseos humanos, lo que requiere instalaciones de control; son altamente radiactivos y causarán daño a las personas, por lo que se deben tomar medidas de protección confiables cuando ocurre un accidente en un reactor nuclear y se deben evitar fugas de radiación en diversas condiciones de accidente, por lo que el reactor también necesita varios sistemas de seguridad. En resumen, la estructura razonable de un reactor nuclear debería ser: combustible nuclear, moderador, portador de calor, instalaciones de control, dispositivos de protección e instalaciones de seguridad.
Cabe señalar también que el mineral de uranio no puede utilizarse directamente como combustible nuclear. El mineral de uranio debe someterse a selección, trituración, lixiviación ácida, enriquecimiento y otros procedimientos para producir barras de uranio o combustible esférico con un determinado contenido de uranio y una determinada forma geométrica antes de que pueda participar en la operación del reactor.