Kernenergie wird durch einen als Kernspaltung bekannten Prozess in Kernkraftwerken erzeugt, die die latente Wärme des radioaktiven Zerfalls in elektrischen Strom umwandeln. Der Brennstoff für die Reaktion ist einer von mehreren radioaktive Elemente, am häufigsten leicht angereichertes Uran.
Uran kommt in zwei Hauptisotopen vor, U-235 und U-238. Uran-238 ist nur schwach radioaktiv, zerfällt daher langsam und ist das am häufigsten vorkommende Isotop in der Natur. Das radioaktivere U-235 zerfällt leicht und ist eine produktive Quelle für thermische Energie. Für Energieanwendungen wird U-238 nur teilweise raffiniert, um seine Konzentration von U-235 auf etwa 3 bis 5 Prozent zu erhöhen. Dies liegt weit unter der für Atomwaffen erforderlichen Konzentration und der resultierende Brennstoff ist im Allgemeinen sicher zu transportieren und zu verwenden.
Teilweise angereicherter Uranbrennstoff ist in Strukturen organisiert, die als Brennstäbe bezeichnet werden. Diese werden in einem großen Sicherheitsbehälter, dem sogenannten Reaktorbehälter, in Wasser getaucht. Dort erhitzt der Neutronenfluss des zerfallenden U-235 das Wasser, das dann in einem geschlossenen Kreislauf durch ein Wärmetauschersystem gepumpt wird. Im Wärmetauscher wird die Wärmeenergie des geschlossenen oder "schmutzigen" Kreislaufs auf einen offenen, "sauberen" Kreislauf übertragen. Dampf aus diesem Kreislauf wird verwendet, um eine Turbine anzutreiben und Strom zu erzeugen.
