V lednu 1954 byla na vodu spuštěna první ponorka s jaderným pohonem, americký Nautilus. Stroj své schopnosti prakticky demonstroval v srpnu roku 1958, kdy dokázal bez vynoření podplout severní pól. Prvním hladinovým plavidlem s nukleárním pohonem se pak v roce 1957 stal sovětský ledoborec Lenin.
Ať již jde o bombu, nebo energetický reaktor, základní princip fungování je stejný. Neutron vrazí do nestabilního jádra uranu či plutonia, jež se v důsledku toho rozpadne obvykle na dvě takzvané štěpné trosky. Přitom vzniká velké množství energie a zároveň se z jádra při srážce uvolní dva až tři neutrony. Ty mohou vrazit do dalších atomů v okolí, čímž se celý proces dále šíří, a není-li regulován, stále mohutní.
K pramalé radosti zájemců o mírové i vojenské využití jádra však není uran jako uran. Tento 92. prvek periodické soustavy se v přírodě vyskytuje převážně v podobě izotopu 238U, který se pro pro štěpnou reakci příliš nehodí. Jen asi 0,7 procenta uranu tvoří prakticky využitelný izotop 235U. Proto je třeba uran obohacovat, tedy v něm koncentraci izotopu 235U uměle navýšit.
Při použití v reaktorech stačí obohacení na přibližně tři procenta 235U, u zbraní může přesáhnout i více než 90 procent. Jde o technologicky velmi náročnou operaci, která je jednou z překážek šíření jaderných zbraní. Obdobně komplikované je i získání dalšího vhodného štěpného materiálu, izotopu plutonia 239Pu, jež se z uranu vyrábí.
Objev štěpné reakce byl nejprve aplikován v oblasti vojenství. První pokusná atomová bomba, která byla výsledkem tajného amerického projektu Manhattan, byla odpálena 16. července 1945 u městečka Alamogordo ve státě Nové Mexiko. Premiéra „ostrého“ nasazení atomové bomby se uskutečnila 6. srpna 1945 nad japonskou Hirošimou. Puma pojmenovaná Little Boy (Chlapeček) v tomto případě pracovala s uranem, zatímco Fat Man (Tlouštík), shozený na Nagasaki o tři dny později, obsahoval plutonium.
Princip jednoduché jaderné bomby přitom není nijak složitý. Štěpný materiál je uvnitř pumy rozdělen do více částí, které se v určený okamžik spojí. Tím vznikne takzvané nadkritické množství a dojde ke startu reakce. Výsledkem je rychlé uvolnění tepelné energie, radioaktivní záření a silná tlaková vlna.
Sílu ukrytou v atomech však lze využít i mírumilovnějším způsobem, totiž k výrobě elektřiny. První praktický krok k jadernému reaktoru učinil italský fyzik Enrico Fermi se svými kolegy 2. prosince 1942. Sportovní stadion v Chicagu se toho dne stal svědkem první uměle vyvolané kontrolované štěpné reakce.
Cesta od Fermiho jednoduchého „atomového milíře“ k funkční elektrárně se ale protáhla. Poprvé elektřinu z jádra vyrobil v roce 1951 experimentální systém EBR-1 v americkém státě Idaho. Jeho výkon ale stačil pouze na rozsvícení čtyř žárovek. S dodávkami elektřiny do sítě začala jako první na světě na konci června 1954 sovětská jaderná elektrárna v Obninsku.
Zatímco u bomb je žádoucí rychlý průběh štěpné reakce, v případě jaderných elektráren jde naopak o proces řízený tak, aby se energie uvolňovala postupně. K regulaci se používají řídící tyče vyrobené z látek pohlcujících neutrony. Jejich zasouváním či vysouváním z aktivní zóny reaktoru lze měnit počet srážek neutronů s jádry a tím ovlivňovat intenzitu reakce. Tepelná energie vzniklá při štěpení jader se následně mění na páru, která prostřednictvím turbíny roztáčí alternátor vyrábějící elektřinu.
Tomáš Dušek ped