Un reactor nuclear, es, básicamente, una gran caldera que se utiliza para calentar agua y producir enormes cantidades de electricidad con bajas emisiones de carbono. Los hay en diferentes tamaños, formas y capacidades, y pueden funcionar con diversos combustibles.

En un reactor nuclear lo que tiene lugar es la división de átomos, lo que se conoce como fisión nuclear, donde una partícula (un neutrón) se dispara contra un átomo, que luego se fisiona en dos átomos más pequeños y algunos neutrones adicionales. Algunos de los neutrones que se liberan golpean a otros átomos, lo que hace que también se fisionen y liberen más neutrones. Esto se llama una reacción en cadena.

La fisión de los átomos en estas reacciones en cadena liberan una gran cantidad de energía en forma de calor, y este calor generado se elimina del reactor (enfriándolo) mediante un fluido en circulación, normalmente agua. El calor generado se utiliza para generar vapor de agua, que impulsa unas turbinas que generan la electricidad. 

Para garantizar que la reacción nuclear se lleve a cabo a la velocidad correcta, los reactores tienen sistemas que aceleran, ralentizan o apagan la reacción nuclear y el calor que se genera. Esto normalmente se hace con barras de control, que generalmente están hechas de materiales absorbentes de neutrones, como plata y boro.

Como decía antes, los reactores nucleares pueden ser de varias formas, capacidades y tamaños. Por ejemplo, si bien el fluido que se utiliza normalmente para enfriarlos es el agua, otros usan gas o metal líquido (más del 90% de los reactores del mundo están basados ​​en agua).

Los reactores nucleares son muy fiables a la hora de generar electricidad sin cortes de producción, y son capaces de funcionar las 24 horas del día durante muchos meses, si no años, sin importar el clima o la estación del año. Además, la mayoría de los reactores nucleares pueden funcionar durante períodos de tiempo muy prolongados, más de 60 años en muchos casos.

Se pueden usar varios materiales diferentes para alimentar un reactor nuclear, pero lo más común es el uso del uranio. El uranio es abundante en la corteza terrestre, encontrándose en muchos lugares del mundo, incluso en los océanos. También se pueden utilizar otros combustibles, como el plutonio y el torio. 

La mayoría de los reactores actuales contienen varios cientos de elementos combustibles, cada uno de los cuales contiene miles de pequeñas bolitas de combustible de uranio. Una sola pastilla contiene tanta energía como la que hay en una tonelada de carbón. Un reactor típico requiere alrededor de 27 toneladas de combustible fresco cada año. Por el contrario, una central eléctrica de carbón de un tamaño similar requeriría más de dos millones y medio de toneladas de carbón para producir tanta electricidad.

¿Qué pasa con los residuos?

Como cualquier industria, la industria nuclear genera residuos, que han de ser adecuadamente gestionados y almacenados. Si hablamos de residuos altamente radiactivos, para satisfacer las necesidades de electricidad de una persona durante todo un año se requiere generar unos 5 gramos de desechos altamente radiactivos (el mismo peso que una hoja de papel). 

El combustible usado que sale del reactor nuclear se puede gestionar de diferentes maneras. En los últimos años se ha incorporado a esta gestión el reciclaje para la producción de energía además de la eliminación directa. De hecho, muchos países han estado utilizando combustible reciclado durante décadas para alimentar parcialmente sus reactores.