當(dāng)熱中子（它的動(dòng)能跟常溫下氣體分子的動(dòng)能差不多）進(jìn)入一些具有奇數(shù)中子的重原子核（23592U，23392U，23994Pu）內(nèi)時(shí)，裂變就可能發(fā)生。重核分裂時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)較小的核和兩個(gè)或更多個(gè)中子
（23592U平均產(chǎn)生2.5個(gè)中子）以及許多能量。典型的核裂反應(yīng)如有：
23592U 10n—→14156Ba 9236Kr 310n 能量
23592U 10n—→10342Mo 13150Sn 210n 能量
式中10n是中子。
從上面的核反應(yīng)方程來(lái)看，同一種核可能不只按一種方式分裂。裂變產(chǎn)物如14156Ba和9236Kr還能放射β粒子（0－1e）和γ射線(xiàn)（00γ），直到最后變成穩(wěn)定的同位素。
14156Ba—→0－1e 00γ 14157La
9236Kr—→0-1e 00γ 9237Rb
這些反應(yīng)的產(chǎn)物還能繼續(xù)放出β粒子，在幾個(gè)步驟之后，變成穩(wěn)定的同位素，分別為14159Pr和9040Zr。
能裂變的23592U在天然鈾礦中只占0.7％，其余的99.3％都是不能被熱中子分裂的23892U。反應(yīng)堆里用的鈾棒是天然鈾或濃縮鈾（鈾235的含量占2～4％）制成的。裂變產(chǎn)生的是速度很大的快中子，很容易被鈾235俘獲而不發(fā)生裂變，必須設(shè)法把快中子變?yōu)槁凶印Ｒ虼耍阝櫚糁車(chē)派辖凶鰷p緩劑的物質(zhì)，它們不吸收或很少吸收中子，使快中子跟它們碰撞后，能量減小，速度減緩。常用的減緩劑有石墨、重水和普通水。如果放出的快中子被減緩速度，它們就能引起其他重原子發(fā)生裂變，這些核放出9個(gè)中子再引起9個(gè)鈾原子核裂變，這些裂變產(chǎn)生的27個(gè)中子再產(chǎn)生81個(gè)中子，……。這個(gè)過(guò)程叫做鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。在一定體積內(nèi)，鈾樣品應(yīng)具有足夠的量維持鏈反應(yīng)，這最低的樣品量叫做臨界質(zhì)量。
發(fā)生裂變時(shí)放出的巨大能量，可以按著名的愛(ài)因斯坦質(zhì)能關(guān)系式E=mc2計(jì)算。這里，E是來(lái)自一定質(zhì)量m損失的能量，c是光速。如果使彼此分開(kāi)的中子、電子和質(zhì)子結(jié)合成任一特定的原子，就會(huì)發(fā)生質(zhì)量虧損。例如，根據(jù)各組成粒子的質(zhì)量能算出一個(gè)42He原子質(zhì)量是4.032982u。而由42He原子的實(shí)測(cè)質(zhì)量是4.002604u，所以質(zhì)量虧損是0.030378u。由于原子比彼此分開(kāi)的中子、質(zhì)子和電子更穩(wěn)定，原子處于較低的能級(jí)。因此，假定42He原子由分開(kāi)的質(zhì)子、電子、中子構(gòu)成，則每個(gè)原子損失的0.030378u將以能量的形式釋放出來(lái)。跟質(zhì)量虧損相當(dāng)?shù)哪芰拷凶鲈雍私Y(jié)合能。結(jié)合能和鍵能類(lèi)似，兩者都是把整體（原子核或分子）拆散成基本組分所需能量的量度。彼此分開(kāi)的核粒子比它們?cè)诤藘?nèi)結(jié)合時(shí)有更大的質(zhì)量。
原子序數(shù)在30～63之間的元素比起非常輕和非常重的元素，每個(gè)核粒子有較大的質(zhì)量虧損，這意味著最穩(wěn)定的核存在于原子序30～63的元素之間。由于它們相對(duì)穩(wěn)定性較好，絕大部分的核裂變產(chǎn)物都是原子序數(shù)為中間的元素。因此，當(dāng)發(fā)生裂變并生成較小的更穩(wěn)定的核時(shí)，這些粒子的總質(zhì)量減小，質(zhì)量必然要轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰俊?/font>
1kg23592U或23994Pu裂變時(shí)釋放的能量約相當(dāng)于20000tTNT。