Dnes už vieme, že základom výroby elektrickej energie z atómu je využitie rozpadu atómového jadra, čiže jeho štiepenie, pri ktorom sa uvoľnia neutróny a energia hlavne vo forme gama-žiarenia, ktorá sa postupne v atómovom reaktore prevedie na teplo. Nejde však o rozbitie v pravom zmysle slova, ale skôr o akoby “roztrhnutie príliš plného mikrotenového vrecka”.

Jedným z prvkov, ktoré sa radi štiepia, je aj urán s nukleonovým číslom 235. Ak sa do jeho jadra pridá jeden neutrón, stabilita uránu sa naruší a na veľmi krátku dobu vznikne urán 236, ktorý sa následne rozpadne napríklad na bárium, kryptón. Ale z rozštiepeného jadra sa získajú takto aj tri neutróny, ktoré sú schopné rozštiepiť ďalšie tri atómy, z ktorých sa uvoľnia ďalšie neutróny a tak ďalej, čo sa nazýva reťazová štiepna reakcia.

Ak by počet neutrónov klesal (tzv. podkritický režim), reťazová reakcia vyhasne. Ak by narastal (tzv. nadkritický až superkritický režim), šlo by už o atómovú bombu. Aby sme však energiu z reťazovej reakcie správne využili, potrebujeme udržiavať tzv. kritický režim, aby kontrolovane prebiehalo stále rovnaké množstvo štiepnych reakcií, na čo nám pomáha atómový reaktor.

Zaujímavosťou je, že úplne prvý reaktor vymyslela samá príroda už pred dvomi miliardami rokov v gabunskom Oklo, pretože vtedy bolo v prírode omnoho viac uránu U235, čím k štiepnej reakcii dochádzalo prirodzene.

Aby aj človek vytvoril reaktor, bolo v ňom treba usporiadať jednotlivé prvky do zvislých tyčí. Palivové tyče obsahujú “palivo” v podobe rôznych zmesí izotopov uránu, oxidov uránu, plutónia a pod. Riadiace tyče regulujú počet neutrónov a udržujú tzv. kritický režim, a ak by nastala nehoda počas štiepnej reakcie, vo vnútri reaktora sú aj havarijné tyče vyrobené z materiálu, ktorý veľmi dobre pohlcuje neutróny, napríklad bór.

V reaktore sa pohyb neutrónov spomaľuje, aby sa zvýšila pravdepodobnosť ich záchytu do iného jadra. To má na starosti časť reaktoru nazvaná moderátor, čo môže byť demineralizovaná, ľahká aj ťažká voda alebo grafit, ktorý zároveň funguje aj ako chladiaci materiál, ktorý odnáša teplo z horúcej zóny.

Ide o reaktory typu:

1. VVER (majú ich obe české atómové elektrárne Dukovany aj Temelín, ľudovo prezývané “veverky”), čo je “vodovodný energetický reaktor, inak WWER alebo PWR (Pressurized Water Reactor), vyvinutý v bývalom Sovietskom zväze v OKB Gidropress.

Vyzerá to v ňom ako vo veľkom “papiňáku”. Reťazová štiepna reakcia ohrieva ľahkú vodu pod vysokým tlakom (cca 150 MPa) tak, aby sa voda ani pri vysokej teplote nepremenila na paru. V primárnom okruhu voda chladí a teplo z vnútra reaktora prenáša do tepelného výmenníka a to sa vracia späť do reaktora. Sekundárny okruh je od výmenníka ďalej a teplo vyrába paru pre turbínu a tá vyrába elektrinu.

2. BWR (Boiling Water Reactor) – varný reaktor. Para sa vyrába priamo v aktívnej zóne a odtiaľ sa vedie na pohon turbíny. Okruh je len jeden, čo je konštrukčne jednoduchšie a kvôli priamemu pohonu turbíny odpadnú straty na výmenníku tepla. Na rozdiel od VVER je výhodou podstatne nižší tlak v okruhu a tým aj menšie nároky na materiál, ale potrebná je väčšia reaktorová nádoba pre dosiahnutie rovnakého výkonu ako u tlakovodného reaktora.

3. kanadský reaktor CANDU (Canadian Deuterium Urani)- ťažkovodný (deutériový) tlakový reaktor. Použitím deutéria namiesto vodíka môže tento reaktor spaľovať prírodný neobohatený urán s obsahom cca 0,72 % U235, a to veľmi efektívne, s účinnosťou až 30–40 %. Deutérium nie je až tak dobrý spomaľovač neutrónov ako obyčajný vodík, potrebuje viac zrážok na brzdenie neutrónov, a to vyžaduje aj väčšiu tlakovú nádobu. Ale na rozdiel od vodíka, deutérium skôr pohlcuje neutróny do svojho jadra.

4. Neslávne známy typ reaktora, grafitom moderovaný a vodou chladený RBMK (Reaktor bolšoj moščnosti kanalnyj), má jednu zásadnú nevýhodu, že kým vodné reaktory pri vyparení vody vyhasínajú, u RBMK moderátor stále zostáva v jadre, teplota rastie a … výsledkom môže byť Černobyľ. RBMK dokázal produkovať významné množstvo plutónia pre konštrukciu jadrových zbraní. Konštrukcia reaktoru umožňuje priebežne počas chodu vymieňať jednotlivé palivové tyče. Tým, že palivo nie je v reaktore dlho, je možné získavať plutónium 239 bez prímesí ďalších izotopov, čo je ideálne pre výrobu atómových zbraní.

Postupom času sa v súčasnosti postupne budujú už len vylepšené reaktory tretej generácie, aby boli čo najjednoduchšie a najodolnejšie voči ľudským chybám obsluhy na zabránenie katastrofy.