芝加哥一号堆是人类第一台（可控）核反应堆，由费米、康普顿领导的冶金实验室（Metallurgical Laboratory）小组在芝加哥大学 Stagg Field Stadium 内建成，1942年12月2日内部成功产生可控铀核裂变的链式反应，成功开启了人类的原子能时代，为1945年美国第一颗原子弹的成功爆炸奠基。这台核反应堆没有防辐射或冷却系统，费米描述它为”一堆简陋的黑砖和木头“（a crude pile of black bricks and wooden timbers）。芝加哥一号堆的遗迹存在于芝加哥大学校园内，已经成为一个美国国家历史地标（National Historic Landmark）和芝加哥地标（Chicago Landmark）。
芝加哥一号堆于1943年停止运行，并被拆卸运输到芝加哥红门森林（Red Gate Woods），在那里被重新组装并安装了防辐射系统，成为了后来的芝加哥二号堆（Chicago Pile-2, CP-2）。二号堆所在的位置就是后来著名的美国第一个国家实验室阿贡国家实验室所在地。
