Doğada Uranyum gibi çok ağır atomlar, çekirdeklerinde çok fazla sayıda nötron ve proton bulunduğundan zar zor kararlı olarak durabilmektedir. Aynen çok şişman bir insan gibi kendilerini rahatsız hissetmektedir.

Bu atomlar fazla ağırlıklarından kurtulup rahatlayabilmek için kimi zaman dışarıya parçacık fırlatarak daha küçük ve daha kararlı çekirdeklere dönüşmeye çalışmaktadir.

Bazen de durdukları yerde kendiliğinden bölünmekte ve ortaya iki veya üç adet daha küçük atom çekirdeği, nötronlar ve enerji çıkmaktadır. Bütün bu küçük atomlar ve nötronlar bölünmeden sonra ortaya çıkan enerjinin de yardımıyla etrafa dağılmaktadır. Yani bölünme olayı sırasında aynı zamanda enerji de açığa çıkmakta, çıkan enerji çoğu etrafa dağılan parçacıklarla beraber taşınmaktadır. Bu olaya "kendiliğinden bölünme" adı verilmektedir.

Yukarıdaki canlandırmada görüldüğü gibi Uranyum çekirdeği 2 parçaya ayrıldı. Yeni atomlar Stronsyum ve Ksenon oluştu. Ortaya aynı zamanda üç adet nötron ve enerji çıktı. Bu seferinde bölünme sonucunda Stronsyum ve Ksenon atomları oluştu. Bölünme olayında her seferinde hangi atomların oluşacağı önceden bilinemez.

Bölünme olayında her seferinde farklı atomlar çıkmaktadır. Ayrıca bir ile üç arasında nötron çıkmaktadır. Yukarıdaki örnekte bu seferlik Stronsyum ve Ksenon atomları ile üç adet nötron çıktı. Ama örneğin, Baryum ve Kripton da çıkabilirdi. Bölünme olayında hangi atomların oluşacağı önceden bilinemez. Sadece atomların çıkma olasılıkları bilinmektedir. Bazen bölünme sonucunda iki değil üç değişik atom ortaya çıkmaktadır.

Kendiliğinden bölünme olayı doğada çok çok nadir olarak gerçekleşir. Nükleer Enerji elde etmek için "nötron ile bölünme" olayı kullanılır. Bilimadamlarının yaptıkları çalışmalar sonucunda, çok nadir olarak kendiliğinden bölünmeye uğrayan ağır çekirdeklerin üzerlerine nötron gönderildiğinde, hemen bölünmeye uğradıkları ortaya çıkmıştır. Bu buluş bugün bildiğimiz anlamda nükleer enerjinin doğmasına sebep olmuştur.

Nükleer enerji üretimi sırasında, reaktörlerde Uranyum-235 çekirdeklerine nötronlar çarpar. Bir uranyum-235 çekirdeği, bir nötronu yutarak çok kararsız olan Uranyum-236 haline dönüşür ve hemen ikiye (veya üçe) bölünür. Ortaya yeni nötronlar ve enerji çıkar. İşte bu yolla ortaya çıkan enerjiye "nükleer enerji" adı verilmektedir. Yeni ortaya çıkan nötronlar başka Uranyum-235 çekirdeklerine çarparak onların da bölünmesine sebep olur. Böyle böyle sürekli bir şekilde enerji üretilmesi sağlanabilir. Bu olaya zincirleme tepkime denir ve nükleer santrallarda "nükleer enerji" böyle elde edilmektedir.

Bölünme sonucunda ortaya çıkmış bu nötronlar hareketleri sırasında önlerine çıkan başka Uranyum atomlarına çarpıp onların da bölünmesine ve enerji açığa çıkmasına sebep olabilir. Ortamdaki bölünebilecek çekirdeklerin sayısı, bunların ortam içindeki dağılımı ve bölünmeden çıkan nötronların sayısı kontrol edilirse; enerjinin sürekli, kontrollü ve güvenli olarak açığa çıkması sağlanabilir. Nükleer santraller tüm bunların gerçekleştiği düzeneklerdir. Nükleer santrallerde bu şekilde istenilen sürede, istenilen miktarda enerji üretilebilmektedir.

Nötron ile bölünme olayında da ortaya çıkan yeni atomların ne oldukları aynen kendiliğinden bölünme olayında olduğu gibi önceden bilinemez. Her seferinde farklı atomlar oluşur.

Bu nötron hareketi sırasında önüne çıkan başka bir Uranyum atomuna çarpıp onun da bölünmesine sebep olabilir.

Yukarıda gösterilen zincirleme tepkime çok basitleştirilmiştir. Aslında nükleer santrallerde nötronlar uranyum atomlarına çarpmadan önce yavaşlatıcı atomlarına çarpıp yavaşlamaktadır. Veya bazı bölünme tepkimelerinden 3 değil 2 adet nötron çıkmaktadır. Bazı bölünme olaylarında ise Uranyum atomu 2 değil 3 parçaya ayrılmaktadır.

Nükleer santrallerde bölünme tepkimesi sonucunda ortaya çıkan nötronlardan sadece bir tanesi zincirleme tepkimenin devam etmesine sebep olmakta, diğerleri çeşitli mekanizmalarla yok olmaktadır.

Uranyum atomları bölündükten sonra ortaya çıkan daha küçük bölünme ürünlerinin çoğu ışınetkindir (radyoaktifdir). Bu çekirdekler kullanılmış yakıtı nükleer atık haline getirmektedir.