Upptäckten av neutronen var ett förebud om mänsklighetens atomära era, eftersom det i fysikernas händer fanns en partikel som, på grund av frånvaron av en laddning, kunde tränga in i alla, även tunga, kärnor. Under loppet av experiment på bombardemang av urankärnor med neutroner, utförda av den italienske fysikern E. Fermi, erhölls radioaktiva isotoper och transuraniska element, neptunium och plutonium. Därmed blev det möjligt att skapa en kärnreaktor – en installation som i sin energikraft överträffar allt som tidigare skapats av mänskligheten.
En kärnreaktor är en apparat där en kontrollerad kärnklyvningsreaktion äger rum, baserad på kedjeprincipen. Denna princip är följande. Urankärnorna som bombarderas av neutroner sönderfaller och bildar flera nya neutroner, som i sin tur orsakar klyvning av följande kärnor. I denna process ökar antalet neutroner snabbt. Förhållandet mellan antalet neutroner i en fissionsfas och antalet neutronerden tidigare fasen av kärnsönderfall kallas multiplikationsfaktorn.
För att en kärnreaktion ska kunna kontrolleras behövs en kärnreaktor, som används i kärnkraftverk, ubåtar, nukleära isbrytare, i experimentella kärntekniska anläggningar m.m. En okontrollerad kärnreaktion leder oundvikligen till en explosion av kolossal destruktiv kraft. Denna typ av kedjereaktion används uteslutande i kärnvapenbomber, vars explosion är målet för kärnkraftsförfall.
Atomreaktor, i vilken de frigjorda neutronerna rör sig i hög hastighet, för att kontrollera reaktionen, är den utrustad med speciella material som absorberar en del av energin från elementarpartiklar. Sådana material, som har förmågan att minska hastigheten och trögheten hos neutroner, kallas kärnreaktionsmoderatorer.
Principen för driften av en kärnreaktor är följande. De inre hålrummen i reaktorn är fyllda med destillerat vatten som cirkulerar inuti speciella rör. Kärnreaktorn slås automatiskt på när grafitstavar tas bort från den aktiva zonen, som absorberar en del av neutronenergin. I början av en kedjereaktion frigörs en enorm mängd värmeenergi, som cirkulerar i reaktorhärden och når bränsleelementen. Samtidigt värms vattnet upp till en temperatur av 320 oС.
Då avger vattnet i primärkretsen, som rör sig inuti genom ånggeneratorns rör, den termiska energin som tas emot från kärnanreaktor, sekundär kretsvatten, utan att komma i kontakt med det, vilket utesluter inträngning av radioaktiva partiklar utanför reaktorhallen.
Den fortsatta processen skiljer sig inte från vad som händer vid något värmekraftverk - vattnet i sekundärkretsen, som har förvandlats till ånga, ger rotation till turbinerna. Och turbinerna aktiverar gigantiska elgeneratorer, som genererar el.
Kärnreaktorn är inte en rent mänsklig uppfinning. Eftersom samma fysiklagar gäller i hela universum, är energin av kärnkraftsförfall nödvändig för att upprätthålla den ordnade strukturen i kosmos och livet på jorden. Naturliga naturliga kärnreaktorer är stjärnor. Och en av dem är solen, som med sin energi av termonukleär fusion skapade alla förutsättningar för uppkomsten av liv på vår planet.
