原子炉
核燃料(燃料棒) 天然ウラン 低濃縮ウラン燃料 高濃縮ウラン燃料 MOX燃料 制御棒 冷却材、減速材 反射体
実用段階の原子炉。この段階でその設計が完成したと見なされて、多数のプラントが建設される。
U や Pu などの核分裂性物質が中性子を吸収することで発生する核分裂反応は、新たに中性子、すなわち即発中性子(prompt neutron)と遅発中性子(delayed neutron)を放出する。
これら中性子は平均約2MeVのエネルギーを持っているが、媒質中にまだ核分裂性物質が存在していれば、中性子はそれらとまた核分裂反応を起こしてまた新たな中性子を放出する。この過程は次々と繰り返され、いわゆる連鎖反応、すなわち核分裂連鎖反応(fission chain reaction)を起こす。
この核分裂連鎖反応を極めて短時間のうちに行わせ膨大なエネルギーを瞬時に放出させるものが原子爆弾であり、核分裂連鎖反応を制御した形で発生させることで、核分裂のエネルギーなどを安全に取り出すための装置を原子炉(nuclear reactor)と呼ぶ。
なお、制御された核融合反応を維持することで核エネルギーを取り出す核融合炉 については以下を参照。
ほか、人工の原子炉に似た特定の条件下では天然の核分裂炉ができることがある。知られている唯一の天然原子炉はガボン共和国のオートオゴウェ州オクロ に20億年前に形成されたオクロの天然原子炉がある。