核反應堆是通過大質量元素裂變產生能量的，當核反應堆的爐芯融化時，就不能插入石墨棒對核反應速度進行控制，核裂變反應就會不受控制的進行著，而且反應速度會越來越快，能量就會堆積在核反應堆裡，當能量堆積到一定程度時，就會產生核爆炸，核爆炸會把反應堆中的核燃料擴散出去，就會形成大面積的核輻射汙染，所以當核反應堆融化時，就要考慮用水給反應堆降溫，防止反應堆爆炸，這也是大部分核電站建在沿海的原因

核反應堆發生的是核裂變反應。核反應堆的核燃料是鈾235，經過裂變放出巨大能量。種類上又分為石墨堆，輕水反應堆和重水反應堆。

此外還有一種快中子反應堆，使用快中子轟擊鈾238，讓通常是核廢料的鈾238變成有用的鈈239，可用於原孑彈和核燃料。

核能發電廠的核反應堆發生的是可控核裂變反應。可控核裂變由中子引發的易裂變核素的裂變反應釋放出巨大能量和中子，鏈式裂變反應得以持續下去，此時若有效增殖係數是71。

能量的釋放是瞬間的和不受控制的，這即是原子彈爆炸的原理。人們設計和建造了反應堆，使鏈式裂變反應成為自持的，能量的釋放是緩慢和受控的，此時有效增殖係數等於1。既能使裂變反應待續下去，又能有效地利用核能，稱作可控核裂變。

現在世界上大多數核反應堆都發生的是核裂變反應。

放射性同位素的半衰期與外部條件沒有關系。只與同位素的種類有關系。

核裂變又稱核分裂是指由重的原子核（主要是指鈾核或鈈核）分裂成兩個或多個質量較小的原子的一種核反應形式。原子彈或核能發電廠的能量來源就是核裂變。其中鈾裂變在核電廠最常見，熱中子轟擊鈾-235原子後會放出2到4個中子，中子再去撞擊其它鈾-235原子，從而形成鏈式反應。