Năng lượng hạt nhân được tạo ra thông qua một quá trình được gọi là phân hạch trong các nhà máy điện hạt nhân được thiết kế để chuyển đổi nhiệt tiềm ẩn của sự phân rã phóng xạ thành năng lượng điện. Nhiên liệu cho phản ứng là bất kỳ trong số các nguyên tố phóng xạ, phổ biến nhất là uranium được làm giàu nhẹ.
Uranium xuất hiện ở hai đồng vị chính, U-235 và U-238. Uranium-238 chỉ có tính phóng xạ yếu nên phân hủy chậm và là đồng vị phổ biến nhất được tìm thấy trong tự nhiên. U-235 càng phóng xạ càng dễ phân hủy và là một nguồn năng lượng nhiệt hiệu quả. Đối với các ứng dụng năng lượng, U-238 chỉ được tinh chế một phần để tăng nồng độ U-235 lên khoảng 3 đến 5 phần trăm. Nồng độ này thấp hơn nhiều so với nồng độ cần thiết cho vũ khí hạt nhân và nhiên liệu tạo ra nói chung là an toàn để vận chuyển và sử dụng.
Nhiên liệu uranium được làm giàu một phần được tổ chức thành các cấu trúc gọi là thanh nhiên liệu. Chúng được đặt chìm trong nước bên trong một đơn vị chứa lớn được gọi là bình phản ứng. Tại đó, dòng neutron của U-235 đang phân hủy làm nóng nước, sau đó được bơm trong một vòng kín thông qua một hệ thống trao đổi nhiệt. Trong bộ trao đổi nhiệt, nhiệt năng của vòng kín, hoặc vòng "bẩn" chuyển sang vòng hở, "sạch". Hơi nước từ vòng lặp này được sử dụng để chạy tuabin, tạo ra điện.
