Nükleer parçalanma sonucu meydana gelen enerjiyi kontrol etmekte kullanılan düzene atom reaktörü (nükleer reaktör) denir. Nükleer parçalanma (atom çekirdeğinin parçalanması) sırasında madde tamamen enerjiye çevrilir. Bugün nükleer parçalanmanın özel bir şekli, zincirleme tepki adı verilen bir enerji kaynağı olarak kullanılmaktadır. Bu işlemde ortadan ayrılan her atom iki veya 3 tane nötron fırlatır ve bunlarda tekrar iki çekirdek parçalarlar. reaktörün görevi bu nötronların parçalanmayı garanti etmelerini sağlamaktır.
ilk zincirleme tepki 1939’da uranyumun çok ender bir biçimi olan “U-235” yardımıyla keşfedildi. Bugün de kullanılmaktadır. Yalnız suni element olan plutonyum gibi yeni yakıtlardan faydalanılmaktadır. Bu yakıt kolay taşınabilmesi ve aşınmayı azaltabilmesi için genellikle alüminyum kutularda muhafaza edilir. bir atom reaktöründe çubuklar halinde yakıt kullanılır. Bu yakıtlar ya grafit’ten bloklarla çevrilidir, ya da ağır su içine daldırılmıştır. Grafit ve ağır su etkisi yatıştırıcı olarak kullanılır. yani bunların görevi nötronları hareketini frenlemektir. böylece uranyum çekirdeği nötronları daha kolay yakalar. reaktörde bulunan diğer önemli bir kısımda zincirleme tepkiyi durdurmak için daldırılan kontrol çubukları takımıdır. Bunlar çoğunlukla kadmiyum’dan yapılırlar. Çünkü bu metal nötronları kolay tutan bir madde olarak tanınmıştır. Bundan başka sıvı metal taşıyan borular reaktörün göbeğinin içinden geçirilebilirler. Bunlar hem reaktörü soğutmakta, hemde meydana gelen buharın sıcaklığını dışarı atmakta kullanılırlar. Göbeğin çevresi kurşun ve beton duvarlarla çevrilidir, bu da atom radyasyonlarının ve nötronların kaçmasını önler.
Burada anlatılan reaktör tipinin üç ayrı amacı vardır. Evvelce de söylendiği gibi reaktörde üretilen yüksek sıcaklığın meydana getirdiği buhar bir elektrik üretim santralindeki türbinleri çevirmekte kullanılır. Tıpta ve gittikçe çoğalan daha başka hizmetlerde radyoaktif izotoplar genel olarak bu iş için uygun bir maddenin reaktörün göbeğinden fırlatılan nötronlarla bombardıman edilmesiyle elde edilir. Üçüncüsü, gereği gibi düzenlenecek olursa, uranyum 238 ve toryum 232 gibi bazı yepyeni nükleer yakıtların elde edilmesinde de kullanılabilir.