Nukleárne štiepenie jadra uvoľňuje 10 miliónov krát viac energie ako pri typickej chemickej reakcii. Nukleárna energia zo štiepenia jadier Dve kľúčové znaky nukleárneho štiepenia jadier sú zakotvené v reakcii číslo 2. Prvý, je veľké množstvo energie vylúčenej pri štiepení. V určitej jednotke, štiepenie jedného kilogramu uránu-235 uvolní 18.7 miliónov kwh formou tepla. Druhý, štiepny proces štartujúci absorpciou jedného neutrónu v urániu-235 uvoľňuje približne 2.5 neutrónov v priemere, z delenia jadier. Neutróny uvoľnené takýmto spôsobom rýchlo zapríčiňujú štiepenie ďalších dvoch atómov, tým dochádza k uvolneniu štyroch alebo viacerých neutrónov, ktoré spustia samo sa podporujúce série nukleárnych štiepení alebo reťazovú reakciu, ktorá postupne uvoľňuje nukleárnu energiu. Prírodne sa vyskytujúci urán obsahuje iba 0.71 percent uránu-235, zvyšok je nefosílny izotop urán-238. Objem prírodného uránu ako takého, bez ohľadu na veľkosť nemôže udržať reťazovú reakciu, lebo len urán-235 je ľahko štiepitelný. Pravdepodobnosť, že štiepenie neutrónu s počiatočnou energiou 1 MeV bude indukovať štiepenie je veľmi malá, ale môže byť zvýšená stonásobne, ak dôjde k spomaleniu neutrónu cez série elastických zrážok z ľahkými jadrami, ako sú napríklad vodík, deuterón, alebo uhlík. Tento fakt je dôležitý pri výrobe praktických energiu produkujúcich štiepnych reaktorov. V decembri 1942 sa na univerzite v Chicagu podarilo talianskemu fyzikovi Enricovi Fermimu, vytvoriť prvú reťazovú reakciu vôbec. Bola založená na využití prírodného kusa uránu rozloženého vnútri čistého grafitu. Vo Fermiho laboratórnom reaktore, grafitový regulátor poslúžil ako spomaľovač neutrónov. Nukleárne reaktory
Prvé rozsiahle nukleárne reaktory boli postavené v roku 1944 v Hanforde vo Washingtone, na produkciu nukleárnych zbraní. Palivom bola prírodná uránová ruda a moderátorom, grafit. Plutónium bolo v týchto továrňach vyrobené neutrónovou absorpciou v uráne-238, energia, ktorá tým vznikala nebola využitá. Ľahké a Ťažké vodné reaktory.
Rôznorodé typy reaktorov, charakterizovaných typom paliva, moderátorom a chladiacou látkou boli postavené po celom svete na produkciu elektrickej energie. V Spojených Štátoch Amerických, z niekoľkými výnimkami, reaktory využívajú nukleárne palivo vo forme uránového oxidu izotopicky obohateného o 3 percentný urán-235. Moderátor a chladič sú veľmi čisté látky, najbežnejšie voda. Reaktor takéhoto typu je označovaný ako ľahký vodný reaktor /LWR/. V tlakovom vodnom reaktore, ktorý je verziou ľahkého vodného reaktora, vodný chladič pôsobí pri tlaku asi 150 atmosfér.