Ο πυρηνικός αντιδραστήρας είναι μια μηχανή που χρησιμοποιεί τη σχάση για την παραγωγή θερμότητας. Υπάρχουν διάφορα σχέδια που χρησιμοποιούν διαφορετικά καύσιμα. Τις περισσότερες φορές, το ουράνιο-235 ή το πλουτώνιο-239 είναι τα κύρια συστατικά αυτών των καυσίμων.

Οι περισσότεροι πυρηνικοί αντιδραστήρες χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Στα πυρηνικάεργοστάσια η θερμότητα από τις αντιδράσεις σχάσης στον αντιδραστήρα μετατρέπει το νερό σε ατμό. Ο ατμός χρησιμοποιείται στη συνέχεια για την τροφοδοσία ηλεκτρικών στροβίλων που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια. Όπως και με άλλες ατμομηχανές, οι στρόβιλοι παίρνουν ενέργεια από την κίνηση του ατμού.

Ορισμένοι αντιδραστήρες χρησιμοποιούνται για άλλους σκοπούς. Ορισμένοι αντιδραστήρες παράγουν νετρόνια για την επιστημονική έρευνα και άλλοι παράγουν ραδιενεργά ισότοπα. Ορισμένα πανεπιστήμια διαθέτουν μικρούς πυρηνικούς αντιδραστήρες για να διδάσκουν στους φοιτητές πώς λειτουργούν οι αντιδραστήρες.

Ο πρώτος πυρηνικός αντιδραστήρας κατασκευάστηκε το 1942 από μια ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής τον Ενρίκο Φέρμι. Αυτό ήταν μέρος του προγράμματος Μανχάταν, το οποίο χρειαζόταν το καύσιμο από τον αντιδραστήρα για την κατασκευή της ατομικής βόμβας. Ο πρώτος πυρηνικός αντιδραστήρας που παρήγαγε ηλεκτρική ενέργεια ήταν ένας μικρός πειραματικός αντιδραστήρας που κατασκευάστηκε στο Άινταχο το 1951. Παρήγαγε μόλις αρκετή ηλεκτρική ενέργεια για τέσσερις λαμπτήρες.

Η κατασκευή πυρηνικών αντιδραστήρων είναι δαπανηρή λόγω των πολλών χαρακτηριστικών ασφαλείας που πρέπει να διαθέτουν. Υπάρχει επίσης πρόβλημα με την τεράστια ποσότητα ραδιενεργών αποβλήτων από τους αντιδραστήρες. Ωστόσο, παράγουν ηλεκτρική ενέργεια φθηνά και δεν μολύνουν τον αέρα. Έχουν συμβεί σοβαρά ατυχήματα σε αρκετούς πυρηνικούς αντιδραστήρες: Windscale (Ηνωμένο Βασίλειο) 1957, Mayak (ΕΣΣΔ) 1957, Three Mile Island (ΗΠΑ) 1979, Chernobyl (ΕΣΣΔ) 1986 και Fukushima (Ιαπωνία) 2011. Οι ανησυχίες για την ασφάλεια περιόρισαν την ανάπτυξη της πυρηνικής ενέργειας. Υπάρχουν περίπου 437 αντιδραστήρες σε όλο τον κόσμο, οι οποίοι παρέχουν περίπου το 5% της παγκόσμιας ηλεκτρικής ενέργειας.