核反应堆
以可控和自控方式利用核裂变的系统。利用中子使核燃料裂变，裂变反应不仅产生能量和辐射，而且还产生额外的中子，因此中子链式反应能接连发生。核反应堆设置各种部件的组合用以维持和控制中子链式反应，恰当地传输由裂变反应产生的热量并提供必需的安全设施以应付由核反应堆运行所产生的放射性和放射性物质。
核反应堆以各种方式用作能源，核辐射源，以及用作专门的试验和可行性示范。其尺寸可以从足球大小到房屋大小范围变化，对于可控制的运行情况，能量释放从几分之一瓦到几千兆瓦范围内变化。核反应堆的临界尺寸取决于影响控制中子链式反应诸因素，而反应堆热量输出则由在移走所释放的裂变能的过程中影响冷却剂效率的诸因素决定的。
核电站发电需要利用热量，以产生蒸汽式加热气体从而推动涡轮机发电。核电站的运行，除了核反应堆代替常规锅炉外，与常规的烧煤火电站相类似。
反应堆的额定输出通常以千瓦或兆瓦热力率给出，表示热量产生率。核电站的净电输出约为热输出的1/3。建给3000兆瓦左右的输出，1000兆瓦左右电输出的改进了的核反应堆，获得了显著的经济效益。
反应堆中能裂变反应的物质叫核燃料。核反应堆分两大类： 热中子反应堆和快中子反应堆。凡直接利用核裂变时放出的高能量、高速度的快中子来引起链式反应的装置，称为快中子反应堆。凡用慢化剂把快中子速度降低，使成为热中子或称慢中子，再利用热中子来进行链式反应的称为热中子堆。由于中子更易引起铀-235裂变，这样就可用少量的裂变物质，就可以获得链式反应。有效的慢化剂都是一些含轻元素而又吸收中子少的物质，如重水，铍、石墨、普遍水等。热中子反应堆一般都是把燃料元件 （裂变物质） 有规则的排列在慢化剂中，组成堆芯。链式反应就在堆芯中进行。
反应堆必须用冷却剂把裂变能带出堆芯。冷却剂也应该是吸收中子少的物质。热中子反应堆最常用的冷却剂是轻水 （普遍水）、重水、二氧化碳和氦气，极少数也有用有机化合物。快中子反应堆不能用那慢化能力强的物质做冷却剂，一般用导热性能良好的液态，金属钠做冷却剂。
此外，反应堆都必须用吸收中子能力很强的控制棒等控制链来控制链式裂变反应。控制棒吸收体的材料一般有碳化硼，银铟镉合金、铪等。控制棒插在堆芯中，可以上下移动，把控制棒部分也移出堆芯，就可提升功率； 反之，可以降低功率和停堆。如果反应堆进行不正常，控制棒会自动快速插入堆芯，使链式裂变反应立即停止。