Šiluminis reaktorius yra įranga, naudojama energijai, paprastai elektros energijai gaminti, vykstant procesui, vadinamam branduolio dalijimusi. Tiesą sakant, šio tipo reaktoriai dažnai žinomi kaip terminiai branduoliniai reaktoriai, nes jie yra susiję su elektros gamyba branduoliniais metodais. Šie reaktoriai gali gaminti elektrą gana švariai, tačiau šis metodas taip pat kritikuojamas.
Kad šiluminis reaktorius veiktų, atomai turi būti skaidomi. Tai daroma, kai neutronai liečiasi su atomais, ypač dideliais atomais, tokiais kaip uranas. Nors tai galima padaryti natūralioje aplinkoje, daug didesnė tikimybė, kad tai įvyks šiluminiame reaktoriuje, nes sulėtėja neutronų greitis. Tai padidina tikimybę, kad neutronai atsitrenks į urano atomą. Šis procesas sukelia grandininę atomo skilimo reakciją, kuri sukuria daug šilumos.
Tada ši reaktoriaus viduje esanti šiluma naudojama vandeniui ar kitai medžiagai pašildyti, kuri vėliau naudojama turbinoms sukti ir elektrai gaminti. Iš tikrųjų reaktorius tampa kuro šaltiniu, gaminančiu šilumą elektrai. Yra tiek daug atomų, kad tai laikoma atsinaujinančiu energijos šaltiniu. Be to, šiluminiame reaktoriuje nedega anglis, todėl tokio tipo elektros gamyba nesukelia šiltnamio efektą sukeliančių dujų ar kito žalingo poveikio aplinkai.
Šiai šilumai gaminti perdirbto urano kuro granulės, kuriose yra urano, yra sudėliotos į ryšulius. Tada jie dedami į šiluminio reaktoriaus šerdį, kur neutronai gali juos paveikti. Tik vienas iš šių rinkinių per metus gali aprūpinti 100 vidutinių namų. Galiausiai urano atomai suskaidomi iki taško, kuriame jie visi buvo panaudoti. Tuo metu granulės, dar vadinamos strypais, turi būti pašalintos ir pakeistos naujomis.
Dėl šio pašalinimo ir vėlesnio šalinimo daugelis nerimauja dėl terminio reaktoriaus naudojimo elektros energijai gaminti. Likusi medžiaga vadinama branduolinėmis atliekomis ir yra labai radioaktyvi. Ši spinduliuotė gali sukelti užteršimą ir gali būti labai kenksminga žmonėms ir kitoms gyvybės formoms. Norėdami tai išspręsti, atominių elektrinių vietoje yra įrengtos laikinosios saugyklos, tačiau šios vietos laikomos tik laikinais sprendimais. Tikėtino ir visiškai saugaus ilgalaikio sprendimo nerasta, nors daug kas svarstoma.