核裂变就是重原子核分裂成两个较轻原子核的过程，比如-235和钚-239。当这些原子核吸收中子后，会突然分裂成两个新原子核，同时释放大量能量和中子。在实验室里，科学家用云室拍摄过-235裂变产生的带电粒子轨迹。核电站里，-235被封装成燃料棒，在反应堆里通过中子轰击引发裂变，每次裂变释放约200MeV的能量，同时产生2-3个中子，维持链式反应。

-235裂变时释放的能量特别大，因为1公斤-235完全裂变产生的能量相当于3000吨标准煤燃烧。这个数据来自美国能源部2021年报告，说明核能密度是化石燃料的百万倍。钚-239的半衰期是7300万年，比-235短很多，所以更容易维持持续裂变。但钚-239在反应堆里容易吸收中子变成钚-240，后者稳定性差，会降低反应堆效率。链式反应需要控制中子数量，比如核电站用重水或石墨慢化剂，把快中子变成慢中子，让每次裂变产生的中子刚好维持反应，不会失控变成原。不过原是通过快速积累中子让链式反应瞬间爆发，就像同时点燃100万根火柴，而核电站是慢慢燃烧1根火柴，但释放的能量总量差不多。