Un reactor nuclear es un dispositivo que permite llevar a cabo una reacción nuclear en cadena controlada. Se utiliza para obtener energía en las centrales nucleares, producir materiales fisionables para uso médico e industrial, impulsar buques y satélites, así como para la investigación. Los reactores nucleares comerciales actuales funcionan mediante fisión nuclear, aunque también se están desarrollando reactores experimentales de fusión.
La potencia de un reactor nuclear de fisión puede variar desde kilovatios térmicos hasta gigavatios térmicos, dependiendo de su tamaño y función. Para su correcto funcionamiento, requieren un flujo constante de agua fría para su refrigeración, por lo que suelen ubicarse cerca de fuentes de agua, como ríos o el mar.
A diferencia de las centrales térmicas convencionales, los reactores nucleares no emiten gases de efecto invernadero ni otros contaminantes atmosféricos. Sin embargo, generan residuos radiactivos, incluyendo isótopos con vidas medias de miles de años. Estos residuos deben ser almacenados de manera segura hasta que su radiactividad disminuya lo suficiente o se decida su disposición final en un almacenamiento geológico profundo.
En cuanto a los componentes principales de un reactor nuclear de fisión, se encuentran el combustible, que puede ser uranio-235, uranio-238, plutonio-239, torio-232, o mezclas de estos; el moderador, que ralentiza los neutrones producidos por la fisión para mantener la reacción en cadena; el refrigerante, que transporta el calor generado hacia un intercambiador de calor o directamente a la generación de energía eléctrica; el reflector, que reduce la fuga de neutrones y aumenta la eficiencia del reactor; el blindaje, que evita la fuga de radiación gamma y neutrones rápidos; y el material de control, que detiene la reacción en cadena. Además, los reactores nucleares cuentan con elementos de seguridad para prevenir accidentes y evitar la liberación de radiactividad al exterior.
Existen diferentes tipos de reactores nucleares de fisión, como los reactores de agua ligera (LWR), que utilizan agua como refrigerante y moderador; los reactores CANDU, que emplean agua pesada como moderador y refrigerante; los reactores rápidos realimentados (FBR), que utilizan neutrones rápidos en lugar de térmicos; los reactores refrigerados por gas avanzado (AGR), que usan uranio como combustible y CO2 como refrigerante; los reactores de canales de alta potencia (RBMK), utilizados en el reactor de Chernóbil; y los reactores de lecho fijo (FBNR), que son reactores modulares de cuarta generación.
En cuanto a la seguridad y riesgos asociados a los reactores nucleares, se emplean diversos sistemas para evitar accidentes nucleares y proteger a los trabajadores y al público. Sin embargo, existen riesgos inherentes, como la liberación de radiación en caso de accidente o ataque terrorista. La gestión de residuos nucleares también representa un desafío importante, ya que estos son altamente radioactivos y deben ser manejados con cuidado. Algunos de los accidentes nucleares más notables son Chernóbil, Three Mile Island y Fukushima.