A ²³⁵U hasítása neutronokkal

Ha egy neutron a ²³⁵U magjának ütközik, két kisebb magra hasítja azt (az ilyen hasadványok közül az egyik jellemzően könnyebb, míg a másik nehezebb). Eközben több szabad neutron is keletkezik (hasadási neutronok). A hasadványok, mint pl. a ¹⁴⁴Ba és a ⁸⁹Kr, igen nagy sebességgel rendelkeznek keletkezésük pillanatában. Mozgási energiájukat azonban gyorsan átadják közvetlen környezetüknek, felmelegítve azt. A hasadásban felszabaduló energia 80%-át a hasadványok viszik el. A hasadványok radioaktívak és gyorsan bomlanak.

A hasadási neutronok eltalálhatják valamelyik uránmagot, amely szintén elhasadhat. Ez további neutronfelszabaduláshoz, majd újabb és újabb hasadásokhoz vezethet és így tovább, míg végül láncreakció alakul ki.

A neutronok egy részét a ²³⁸U uránizotóp nyeli el, amely nem hasad el a neutronoktól. A neutron befogásakor ²³⁹U uránizotóp keletkezik, mely két béta-bomlás után ²³⁹Pu plutóniumizotóppá alakul. A ²³⁹Pu hosszú élettartamú alfa-bomló radionuklid.

A magreaktorok energiatermelő folyamata a maghasadás, mely során egy nehéz nuklid magja, mint a ²³⁵U (vagy a ²³⁹Pu), két kisebb részre szakad. Amikor egy neutron egy nehéz magnak ütközik, a mag két hasadványra és több neutronra válhat szét.

A hasadványok (és a belőlük keletkező többi hasadási termék), valamint a hasadási neutronok, nagy sebességgel mozognak, de hamar lelassulnak, s energiájuk hővé alakul.

A ²³⁵U hasadásának egyik leggyakoribb közvetlen terméke (hasadványa) a ¹⁴⁴Ba báriumizotóp. A ¹⁴⁴Ba nem stabil, és könnyebb hasadványpárjához, a ⁸⁹Kr kriptonizotóphoz hasonlóan, gyors béta-bomlások sorozatán megy keresztül (melyek mindegyikében egy elektron és egy antineutrínó lökődik ki a magból). A ¹⁴⁴Ba végül az igen hosszú élettartamú ¹⁴⁴Nd neodímiumizotóppá alakul.

Az uránhasadványok tömegszáma 90, ill. 140 körül van; legtöbbjük radioaktív. A hasadványok bomlása egyéb radionuklidok sorát eredményezi (hasadási termékek). Minthogy a hasadási termékek bomlása akkor is folytatódik, ha a reaktorban megszűntek a láncreakció feltételei, bizonyos mennyiségű hő a reaktor leállítása után is fejlődik.

A plutóniumizotópok, főleg ²³⁹Pu, a reaktor fűtőanyagában képződnek azáltal, hogy a ²³⁸U elnyel egy neutront, és a keletkező ²³⁹U izotóp két béta-bomlást szenved egymás után. A ²³⁹Pu egy része rögtön a reaktorzónában elhasad a neutronoktól, ám a többi az elhasznált fűtőanyagban marad mint toxikus és kellemetlen szennyező. Ezért az elhasznált fűtőanyagot igen jól és igen hosszú időre el kell szigetelni a bioszférától.

A ²³⁹Pu nukleáris fegyverek gyártására alkalmas, ezért szigorúan ellenőrizni kell a felhasználását. Ugyanakkor a ²³⁹Pu az ún. tenyészreaktorok fűtőanyaga, sőt a hagyományos reaktorokban is hasznosítható. A ²³⁹Pu keletkezéséhez vezető "tenyészreakció" tehát lehetőséget ad arra, hogy a természetes urán zömét kitevő (amúgy energiatermelés szempontjából haszontalan) ²³⁸U izotópot a hosszútávú energiatermelés szolgálatába állítsák.