重金屬元素鈾-235的原子核吸收一個中子後產生核反應，使這個重原子核分裂成兩個(極少情況下會是3個)更輕的原子核以及2-3個自由中子，還有β和γ射線和中微子，並釋放出巨大的能量，這一過程稱為核裂變。
當中子轟擊鈾-235原子核時，一部分鈾-235原子核吸收中子而發生裂變。如果鈾-235核裂變產生的中子又去轟擊另一個鈾一235將再引起新的裂變，如此不斷地持續進行下去，就是裂變的鏈式反應。這種鏈式裂變反應自己維持進行，或者維持自持鏈式裂變反應的條件(或狀態)是至少有一個中子而且不多於一個中子從每一次裂變到達另一次裂變。這種狀態稱為“臨界狀態”。
中子與鈾-235核的自持鏈式反應可以由人來控制。目前最常用的控制方式是向產生鏈式反應的裂變物質(如鈾-235)中放入或移出可以吸收中子的材料。正常工作時使裂變物質處於臨界狀態，維持穩定的鏈式裂變反應，因而保持穩定的核能釋放.如需停止鏈式反應，就放入更多的吸收中子材料;如果要求釋放更多的核能，可以移出一定的吸收中子材料。這種能維持和控制核裂變， 因而維持和控制核能— 熱能轉換的裝置，叫反應堆。
