核裂变反应是重原子核（如铀-235、钚-239）吸收中子后分裂为两个或多个较轻原子核，并释放能量及中子的物理过程。此过程会伴随β、γ射线与中微子的产生，其中铀-235裂变每次释放约200兆电子伏特能量。裂变产生的中子可引发链式反应，通过控制中子的吸收与减速实现能量稳定释放，临界状态下需维持每次裂变恰好引发下一次裂变。实现该过程的装置称为核反应堆，常用减速剂将快中子转化为效率更高的热中子。

反应简介

当中子轰击含铀-235的核燃料时，一部分铀-235核会吸收中子发生裂变反应。如果铀-235核裂变产生的中子又去轰击其余的铀-235，将再引起新的裂变，如此不断地持续进行下去，就是裂变的链式反应。这种链式裂变反应能够维持下去，或者维持自持链式裂变反应的条件(或状态)是至少有一个中子而且不多于一个中子从每一次裂变到达另一次裂变。这种状态称为“临界状态”。

中子与铀-235核的自持链式反应可以由人为方式来控制。最常用的控制方式是向产生链式反应的裂变物质(如铀-235)中放入或移出可以吸收中子的材料。正常工作时使裂变物质处于临界状态，维持稳定的链式裂变反应，因而保持稳定的核能释放.如需停止链式反应，就放入更多的吸收中子材料;如果要求释放更多的核能，可以移出一定的吸收中子材料。这种能维持和控制核裂变，因而维持和控制核能—热能转换的装置，叫反应堆。