Jedrski reaktor Jedrski reaktor je značilna in najpomembnejša komponenta jedrske elektrarne, saj v njem poteka nadzorovana jedrska verižna reakcija, ki proizvaja toploto fizikalnim procesom, imenovanim cepitev jeder (fisija). Ta toplota se uporablja za proizvodnjo pare, ki vrti turbogenerator, ta pa proizvaja elektriko. V svetovnem merilu se približno 10 % električne energije proizvede iz jedrske energije.[1] Z več kot 440 komercialnimi reaktorji po vsem svetu je jedrska energija eden od največjih virov zanesljive proizvodnje električne energije brez izpustov ogljikovega dioksida v ozračje. Jedrski reaktorji se uporabljajo za mnogo namenov. Najbolj značilna uporaba je proizvodnja električne energije v energetskih jedrskih reaktorjih v jedrskih elektrarnah. Raziskovalni reaktorji se uporabljajo za proizvodnjo izotopov in za poskuse z nevtroni. Prvi jedrski reaktorji so bili namenjeni proizvodnji plutonija za jedrsko orožje, po drugi svetovni vojni pa so se jedrski reaktorji začeli uporabljati tudi za pogon večjih vojaških in civilnih plovil, zlasti podmornic, letalonosilk in ledolomilcev.[2]
Jedrska energija se sprošča pri jedrskih reakcijah, tj. pri pretvorbah atomskih jeder. Poznamo veliko jedrskih reakcij, pri katerih se sprosti energija, vendar so za proizvodnjo energije primerne zgolj tiste, ki vzdržujejo same sebe. Med jedrskimi reakcijami, ki lahko potekajo v obliki verižne reakcije, sta pomembna predvsem dva tipa reakcij. Primerne bi bile lahko reakcije zlivanja lahkih jeder (tj. fuzija), ki potekajo na Soncu, vendar jih na Zemlji zaenkrat še ne znamo vzdrževati na omejen in dovolj dolgotrajen način. Druga vrsta verižnih reakcij pa temelji na cepitvi težkih jeder (tj. fisija) in te reakcije poganjajo vse današnje jedrske elektrarne. Pri cepitvi jeder vlogo vmesnega člena v verigi samovzdrževanja reakcije ne igra povišana temperatura kot to velja za kemijske reakcije (in tudi za reakcije zlivanja lahkih jeder), temveč delec nevtron, ki je eden od sestavnih delov atomskega jedra. Če prosti nevtron trči ob jedro težkega elementa, ga to lahko zajame in jedro težkega elementa se lahko razcepi na dva manjša dela oziroma manjši jedri. Pri taki cepitvi se sprosti precejšnja količina energije, pomembno pa je, da se sprostijo tudi dva ali trije nevtroni, ki so na voljo za proženje novih cepitev. Shema jedrske verižne reakcije je torej naslednja:
Sredica reaktorja je podvržena različnim vplivom, ki spreminjajo njene lastnosti. S spremembo lastnosti se spremeni tudi njena reaktivnost. Glede na hitrost spreminjanja lastnosti sredice oziroma njene reaktivnosti med obratovanjem reaktorja razdelimo spremembe reaktivnosti na kratkoročne, srednjeročne in dolgoročne.