Nükleer enerji santralleri, elektrik üretmek için  kontrollü nükleer fisyon (bölünme) reaksiyonu kullanmaktadır. Nükleer fisyon büyük atom çekirdeklerinin daha küçük parçalara ayrılması olayıdır. Büyük bir çekirdeğin parçalanması sonucunda ortaya bambaşka yeni atomlar ve ısı enerjisi çıkmaktadır. Ortaya çıkan küçük çekirdeklerin ve diğer parçacıkların kütlelerinin toplamı, başlangıç çekirdeğinden daha küçüktür. Başka bir ifadeyle, bölünme tepkimesi sırasında küçük bir miktar madde enerjiye dönüşmektedir.

Fisyon reaksiyonu sırasında ortaya sadece ısı enerjisi değil, ayrıca elektromanyetik radyasyon ve nötronlar da açığa çıkmaktadır. Ortaya çıkan yeni küçük çekirdeklerin büyük bir kısmı da radyoaktifdir. Radyoaktif atomlar kadarsız çekirdeklerdir. Karasızlığa sebep olan fazlalıklarını dışarı fırlatarak daha kadarlı hale gelmeye çalışmaktadır.  Fırlatılan parçacık, elektron veya elektromanyetik ışınlar gözle görülmez ve çarptıkları canlılara zarar verebilir veya ekipmanları radyoaktif hale getirebilir. Dolayısıyla radyasyon bilimi nükleer enerjide önemli bir yer tutmaktadır.

Eğer reaksiyon düzeneği düzgün oluşturulursa, fisyon reaksiyonu sonucunda ortaya çıkan yeni nötronlar başka atomları fizyona uğratabilmektedir. Böylece ortaya çıkan zincir reaksiyonu sayesinde reaksiyon kendi kendini sürdürebilir hale gelmekte ve enerji üretimi kontrollü bir şekilde devam ettirilebilmektedir.Çekirdekinde toplam 235 proton ve nötron bulunan Uranyum-235 çekirdeği nükleer enerjide en yaygın olarak kullanılan ağır çekirdektir.

Nükleer enerji ile ilgili temel konularla ilgili daha detaylı bilgi almak için lütfen yandaki bağlantı tuşlarını kullanınız.