Az első reaktort a második világháború alatt, 1942-ben állították össze a chicagoi egyetem football-pályájának lelátója alatt Fermi vezetésével. Azóta számos atomerőművet építettek szerte a világban, így hazánkban, Pakson is.
A fűtőanyag
Az atomreaktorok a láncreakció szabályozására képes energiatermelő berendezések, melyek az atomerőművek lelkét jelentik. Itt található maga a hasadóanyag, így itt zajlik a láncreakció is. Érdemes megvizsgálni a leggyakoribb fűtőanyag, az urán tulajdonságait. Az urán az 52. leggyakoribb elem a földkéregben, 20 km-es mélységig fordul elő és összes készlet kb. 1014 t. Ebből pár tízmillió könnyen hozzáférhető. Ez a készlet több tízezer évre fedezi az emberiség energiaszükségletét. Rendszáma 92, sűrűsége 18,95 
, olvadáspontja pedig 1132 oC. 662 oC-on kristályszerkezete átalakul, ezért a reaktorban hőmérséklete nem érheti el ezt az értéket. 700 oC-on a tömör urán lángra lobban. Kémiai aktivitása igen nagy, ezért a tiszta urán előállítása meglehetősen nehéz. Ezüstfehér, lágy fém. A természetes urán három izotóp keveréke: a 234, 235 és 238-as tömegszámúaké.
U235: A természetes uránnak csupán 0,72%-át alkotja, de ez a változata a legalkalmasabb a hasadásra, ezért a legelterjedtebb fűtőanyag. A lassú és gyors neutronok egyaránt jól hasítják.
U238: A természetes uránnak 99,274%-át alkotja, de nem terjedt el fűtőanyagként, ugyanis csak a gyors neutronok hasítják (kb. 1,2 MeV energiájúak), a lassabbakat pedig befogják. Ekkor
A reaktor szabályozása
A reaktorban a láncreakciót szabályozni kell: ezt szabályozórudak segítségével végzik. Amikor a láncreakciót beindítják, a neutronok számát növelni kell a reaktorban, tehát a sokszorosítási tényező értékét 1-nél nagyobbra kell beállítani (k > 1). Ezt úgy érik el, hogy a szabályozórudakat kijjebb húzzák. Ha a neutronok száma elérte a kívánt mértéket, akkor a rudakat beljebb tolják annyira, hogy a sokszorosítási tényező értéke 1 legyen. Ekkor a láncreakció stacionáriussá válik. Ha a reaktort le akarják állítani, akkor a rudakat betolják, így az elnyeli a neutronokat és a láncreakció leáll. A szabályozórudak kadmiumból, bórból és hafniumból készülnek.
A moderálás
A maghasadás során felszabaduló neutronok sebessége túl nagy ahhoz, hogy az U235-t hasítsák. Ha nem akarjuk, hogy az urántömbben lelassult neutronokat az U238 magok befogják, akkor ki kell vezetni onnan őket, lelassítani a termikus sebességre (a moderátor hőmérsékletéhez tartozó, kinetikus gázmodell alapján számolt sebességre), majd az így visszatért neutron az U238-t már nem hasítja, de az U235-t ragyogóan.
Ezt a feladatot a moderátor látja el, melyet célszerűen olyan anyagból készítenek, amely a leghatásosabban fékezi le a neutronokat. A mechanika törvényei alapján akkor fékeződik le legjobban egy részecske, ha vele azonos tömegű részecskével ütközik. Erre nyílván a hidrogén atommagja lenne a legalkalmasabb. A tiszta hidrogén azonban könnyen elnyeli a neutronokat és deutériummá alakul.
Ez igaz a vízbeli hidrogénre is. Helyette nehézvizet használnak, amely már eleve deutérium formájában tartalmazza a hidrogént, így nem nyeli el a neutronokat. Gyakori volt a grafit alkalmazása is, azonban ma már biztonsági okokból mellőzik. Hátránya a vízzel szemben, hogy ha a reaktor megszalad, akkor a víz, mint moderátor elpárolog, így nem lesznek lassú neutronok, tehát a láncreakció leáll, a grafit azonban nem párolog el, így a reakció nem is áll le.
A neutronok sorsa
Egy urán-grafit reaktorban az egy hasadáskor felszabaduló 2,56 neutronból:
A reaktor hűtése
A reaktorból az energiát hő formájában tudjuk elvezetni. A hasadóanyagot hűtőfolyadékkal vagy gázzal veszik körül, ennek adja át a fejlődő hőt. Mivel azonban a hűtőközegben felszaporodnak a radioaktív izotópok, ezért a reaktor és a turbinák közé közbeiktatnak egy hőkicserélőt is. Ez az anyag felmelegíti a turbinát meghajtó gőzt, a turbina pedig meghajt egy generátort, amely villamos energiát állít elő.
A hasadási termékek
Ha az erőműben tiszta U235 lenne, akkor a keletkezett leggyakoribb elemek a következők lennének: ritka földfémek, kripton és xenon, cirkon, cézium, molibdén, rádium és ruténium
A reaktor kiégése
Idővel a reaktorban olyan mértékben felhalmozódnak a hasadáskor képződött anyagok, hogy több neutront nyelnek el, mint amennyi képződik. A reaktor így már nem üzemképes, a fűtőanyagot ki kell cserélni.
A paksi atomerőmű
A paksi atomerőmű fűtőanyaga urán-dioxid, egy reaktorban ebből 42 tonnányit helyeznek el, amelyet kb. évente cserélnek. Egy reaktorban 40 000 cirkóniumcsőbe ágyazott urántömb van, ami 349 db kazettába van összegyűjtve, és a benne lévő urán tömege 120 kg. Az uránban a 215-ös izotóp aránya 3,6%. Az 1375 MW teljesítménnyel keletkező hőből 440 MW hasznosítható villamos energiatermelésre blokkonként. A négy blokk így összesen 1760 MW = 1,76 GW teljesítményt szolgáltat. Az elhasználódás után a kiégett üzemanyagot pihentető medencékbe helyezik öt évre. Ezt régebben a Szovjetunióba szállították újrafeldolgozás céljából. Ma már ez a lehetőség bizonytalanná vált, ezért Magyarországon kellett helyet keresni az uránsalaknak. Már felépült az atomerőmű területén az a tároló, amely 50 évig képes helyet biztosítani a kiégett uránnak. Az erőműben a moderátor és a hűtőközeg szerepét is víz látja el (t = 300oC).
A hűtővíz nagy nyomás alatt van, tehát a reaktor nyomottvizes (p = 120 bar). A hűtéshez másodpercenként 100 m3 vizet szivattyúznak ki a Dunából. A paksi atomerőmű az ország villamosenergia-szükségletének kb. 40%-át biztosítja.
A reaktorok típusai
Heterogén reaktorok
Az urán-grafit reaktor: üzemanyaga dúsított urán, moderátora grafit, reflektora grafit, hűtőközege víz vagy gáz, szabályozórúdjai pl. kadmiumból vannak.
Nehézvizes reaktor: üzemanyaga természetes urán, moderátora és hűtőközege nehézvíz, szabályozórúdjai pl. kadmiumból vannak.
Tenyészreaktor: az urán hasadásakor keletkező plutónium előállítására használják, amelyből atomfegyvereket építenek.
Homogén reaktorok
Az U235-magokat nehézvízzel keverve egy acélgömbbe öntik. A nehézvíz a moderátor és a hűtőközeg szerepét is ellátja egyben.
Gyorsneutron reaktor: lehet heterogén és homogén is, üzemanyaga plutónium, moderátora nincs, hűtőközege higany.
Aszerint, hogy a hűtővíz nagy nyomás alatt van vagy gőz alakban, megkülönböztetünk nyomottvizes és vízforraló reaktorokat.
Az atomerőművek biztonsága
A maghasadáskor erős neutron- és Az atomerőműveket 25-30 évnyi működés után le kell bontani, ugyanis szerkezetük az erős sugárzás miatt károsodik. Az építési hulladék is sugároz, ennek az elhelyezése a legnagyobb probléma.
Az emberi testben óránként 16 millió radioaktív bomlás történik, közvetlen környezetünkből pedig kb. 60 millió radioaktív részecske talál el bennünket. Az atomerőművek sugárzása kb. ezred része a megengedett határértéknek és tízezred része környezetünk sugárzásának. Egy közönséges széntüzelésű erőműnek is nagyobb a radioaktív sugárzása, mert az égéskor felszabaduló radioaktív izotópok jó része a légkörbe kerül. Összehasonlításképpen más rizikófaktorokkal, az atomerőmű jóval kevésbé veszélyes. Robbanásra tízezer évenként egyszer kell számítani.
Hány nappal rövidítik le az egészségünket károsító tényezők átlagéletkorunkat?
-sugárzás kíséretében Pu239 keletkezik, amely az U235-höz hasonlóan jól hasad. Természetes urántömbben nem jöhet létre láncreakció az U238 túlsúlya miatt, ezért az U235-t dúsítani kell. Az U235-ből 700 keV energiájú, 10000 
sebességű neutronok lépnek ki. Ezek az U238 magokkal ütközve lelassulnak 200-700 eV-ra - ami 170-320 sebességet jelent- , majd ezután elnyeli őket egy U238 mag.
Ezen úgy lehet segíteni, hogy a gyors neutronokat kivezetik az uránmagok közül, lelassítják 200 eV-nál kisebb energiára, így ha ekkora sebességgel tér vissza, az U238 már nem tudja befogni és az U235-t hasítja.
-sugárzás keletkezik. Az utóbbi egyre erősödik üzem közben, hiszen a reaktorban -sugárzó izotópok halmozódnak fel. Ez ellen ólom, acél ill. beton fallal lehet védekezni, a neutron-sugárzás ellen pedig pl. kadmiummal.