Khi một neutron bắn phá hạt nhân U-235, hạt nhân bị tách thành hai hay nhiều hạt nhân nhẹ hơn kèm theo việc giải phóng năng lượng ở dạng động năng của các hạt, bức xạ gamma và phát ra 2 hoặc 3 neutron tự do. Các neutron tự do này tiếp tục bắn phá các hạt nhân khác ở gần nó, cứ thế sự phân hạch tiếp diễn thành một dây chuyền. Phần lớn các sản phẩm phân hạch đều có tính phóng xạ. [13]
“Trên thực tế không phải mọi neutron sinh ra đều có thể gây ra sự phân hạch, bởi vì có nhiều neutron bị mất mát đi do nhiều nguyên nhân khác nhau: bị hấp thụ bởi các tạp chất trong nhiên liệu hạt nhân (trong khối Urani hoặc Plutoni…), hoặc bị U238 hấp thụ mà không xảy ra phân hạch, hoặc bay ra ngoài thể tích khối Urani (hoặc Plutoni)… Do vậy, muốn có phản ứng dây chuyền ta phải xét tới số neutron trung bình k còn lại sau mỗi phân hạch (còn gọi là hệ số nhân neutron).
•Nếu k < 1: dưới mức tới hạn, phản ứng dây chuyền không xảy ra. •Nếu k = 1: trạng thái tới hạn, phản ứng dây chuyền xảy ra với mật độ neutron không đổi. Đó là phản ứng dây chuyền điều khiển được xảy ra trong các lò phản ứng hạt nhân.
•Nếu k > 1: vượt mức tới hạn, dòng neutron tăng liên tục theo thời gian, dẫn tới vụ nổ nguyên tử. Đó là phản ứng dây chuyền không điều khiển được.” [14] Dựa vào nguyên lý trên, các chuyên gia trong lĩnh vực hạt nhân đã thiết kế hệ thống lò phản ứng sao cho có thể điều khiển được phản ứng dây chuyền. Theo hệ thống này, 2 neutron sẽ bị hấp thụ, neutron nhanh còn lại sau khi qua chất làm chậm sẽ trở thành neutron nhiệt giống như lúc trước phân hạch và tiếp tục quá trình phân hạch tiếp theo.
Hình 3.7: Phản ứng phân hạch trong lò phản ứng hạt nhân