واکنشگاه هسته‌اي يا رآکتور اتمي دستگاهي براي انجام واکنشهاي هسته‌اي بصورت تنظيم شده و تحت کنترل است. اين دستگاه در اندازه‌هاي آزمايشگاهي، براي توليد ايزوتوپهاي ويژه مواد پرتوزا (راديواکتيو) و همينطور پرتو-داروها براي مصارف پزشکي و آزمايشگاهي، و در اندازه‌هاي صنعتي براي توليد برق ساخته مي‌شوند. واکنشهاي هسته‌اي به دو صورت شکافت و همجوشي، بسته به نوع مواد پرتوزا استفاده شده انجام ميگيرند. واکنشگاه‌ها بسته به اينکه چه نوع کاربردي داشته باشند از يکي از اين دو نوع واکنش بهره مي‌گيرند. در واکنشگاه دو ميله ماده پرتوزا يکي به‌عنوان سوخت و ديگري به‌عنوان آغازگر بکار مي‌رود. ميزان اين دو ماده بسته به نوع واکنش، اندازه واکنشگاه و نوع فراورده نهايي بدقت محاسبه و کنترل مي‌شود. در واکنشگاه هسته‌اي هميشه دو عنصر پرتوزا به يک يا چند عنصر پرتوزا ديگر تبديل مي‌شوند که اين عناصر بدست آمده يا مورد مصرف صنعتي يا پزشکي دارند و يا بصورت پسماند هسته‌اي نابود مي‌شوند. حاصل اين فرايند مقادير زيادي انرژي است که بصورت امواج اتمي والکترومغناطيس آزاد مي‌گردد. اين امواج شامل ذرات نوترينو، آلفا، بتا، پرتو گاما، امواج نوري و فروسرخ است که بايد بطور کامل کنترل شوند. امواج آلفا، بتا و گاماي توليدي توسط واکنش هسته‌اي به‌عنوان محرک براي ايجاد واکنشهاي هسته‌اي ديگر در رآکتورهاي مجاور براي توليد ايزوتوپهاي ويژه بکار ميروند. انرژي گرمايشي حاصل از اين واکنش و تبديل اين عناصر پرتوزا در واکنشگاه‌هاي صنعتي براي توليد بخار آب و توليد برق بکار مي‌رود. براي نمونه انرژي حاصل از واکنش يک گرم اورانيوم معادل انرژي گرمايشي يک ميليون ليتر نفت خام است. قابل تصور است که اين ميزان انرژي با توجه به سطح پايداري ماده پرتوزا در واکنشهاي هسته‌اي تا چه ميزان مقرون به صرفه خواهد بود.
با اين حال مشکلات استخراج، آماده سازي، نگهداري و ترابري مواد پرتوزاي بکار رفته در واکنشگاه‌هاي توليد برق و دشواري‌هاي زيستبومي که اين واکنشگاه‌ها ايجاد مي‌کنند باعث عدم افزايش گرايش بشر به توليد برق از طريق اين انرژي شده است. بايد توجه داشت که ميزان تابش در اطراف واکنشگاه‌هاي هسته‌اي به اندازه‌اي بالاست که امکان زيست براي موجودات زنده در پيرامون واکنشگاه‌ها وجود ندارد. به همين دليل براي هريک از رآکتورهاي هسته‌اي پوششهاي بسيار ضخيمي از بتن همراه با فلزات سنگين براي جلوگيري از نشت امواج الکترومغناطيس به بيرون ساخته مي‌شود. بدون اين پوششها تا کيلومترها پيرامون واکنشگاه، سکونت‌پذير براي موجودات زنده نخواهد بود. مشکلاتي که نشت مواد پرتوزا از واکنشگاه نيروگاه اتمي چرنوبيل در دهه 80 ميلادي بوجود آورد خود گواهي بر اين مدعاست.
کاربرد تابش‌هاي پرتوزا
بسياري از محصولات توليدي واکنش شکافت هسته‌اي شديدا ناپايدارند و در نتيجه، قلب راکتور محتوي مقادير زيادي نوترون پر انرژي، پرتوهاي گاما، ذرات بتا وهمچنين ذرات ديگر است. هر جسمي که در راکتور گذاشته شود، تحت بمباران اين همه تابشهاي متنوع قرار مي‌گيرد. يکي از موارد استعمال تابش راکتور توليد پلوتaaونيوم 239 است .اين ايزوتوپ که نيمه عمري در حدود 24000 سال دارد به مقدار کمي در زمين يافت مي‌شود. پلوتونيوم 239 از لحاظ قابليت شکافت خاصيتي مشابه اورانيوم دارد. براي توليد پلوتونيوم 239، ابتدا اورانيوم 238 را در قلب راکتور قرار مي‌‌دهند که در نتيجه واکنش‌هايي که صورت مي‌‌گيرد اورانيوم 239 بوجود مي‌‌آيد. اورانيوم 239 ايزوتوپي ناپايدار است که با نيمه عمري در حدود 24 دقيقه، از طريق گسيل ذره بتا، به نپتونيوم 239 تبديل مي‌شود. نپتونيوم 239 نيز با نيمه عمر 2/4 روز و گسيل ذره بتا واپاشيده و به محصول نهايي يعني پلوتونيوم 239 تبديل مي‌شود. در اين حالت پلوتونيوم 239 همچنان با مقاديري اورانيوم 238 آميخته است اما اين آميزه چون از دو عنصر مختلف تشکيل شده است، بروش شيميايي قابل جدا سازي است. امروزه با استفاده از تابش راکتور صدها ايزوتوپ مفيد مي‌توان توليد کرد که بسياري از اين ايزوتوپ‌هاي مصنوعي را در پزشکي بکار ميبريم. آثار زيانبار انفجارهاي اتمي و تشعشعات ناشي از آن باعث آلودگي آبهاي زيرزميني، زمين‌هاي کشاورزي و حتي محصولات کشاورزي مي‌شود ولي با همه اين مضرات اورانيوم عنصري است ارزشمند، زيرا در کنار همه سواستفاده‌ها مي‌‌توان از آن به نحوي احسن و مطابق با معيارهاي بشر دوستانه استفاده نمود. فراموش نکنيد از اورانيوم و پلوتونيوم مي‌‌توان استفاده‌هاي صلح آميز نيز داشت چرا که از انرژي يک کيلوگرم اورانيوم 235 مي‌‌توان چهل هزار کيلو وات ساعت الکتريسيته توليد کرد که معادل مصرف ده تن ذغال سنگ يا 50000 گالن نفت است.