नाभिकीय विखंडन (न्यूक्लियर फ़िशन)

जब U-235 का नाभिक एक धीमा (थर्मल) न्यूट्रॉन सोखता है तो वह अस्थिर होकर टूट जाता है, आम तौर पर बेरियम और क्रिप्टॉन जैसे दो टुकड़ों में, और साथ में 2–3 तेज़ न्यूट्रॉन निकलते हैं। हर विखंडन में करीब 200 MeV ऊर्जा निकलती है, जिसका 80% से ज़्यादा हिस्सा टुकड़ों की गतिज ऊर्जा के रूप में होता है और ईंधन को गर्म करता है।

लगातार चेन रिएक्शन के लिए प्रभावी गुणन कारक k का 1 होना ज़रूरी है। लाइट-वॉटर रिएक्टरों में मॉडरेटर (पानी) न्यूट्रॉनों को धीमा करके विखंडन की संभावना बढ़ाता है; कंट्रोल रॉड (बोरॉन, कैडमियम, हैफ़नियम) और घुला हुआ बोरॉन न्यूट्रॉन सोखकर पावर नियंत्रित करते हैं। रिएक्टर पर नियंत्रण इसलिए संभव है क्योंकि U-235 विखंडन के करीब 0.65% न्यूट्रॉन कुछ सेकंड देर से निकलते हैं, जो क्षय हो रहे टुकड़ों से आते हैं।

पावर रिएक्टर कम संवर्धित यूरेनियम इस्तेमाल करते हैं (देखें यूरेनियम संवर्धन)। उर्वर U-238 भी न्यूट्रॉन पकड़कर Pu-239 बनाता है, जो ईंधन चक्र के आखिरी दौर में करीब एक-तिहाई ऊर्जा देता है। बिना मॉडरेटर वाले फ़ास्ट रिएक्टर जितना ईंधन खर्च करते हैं, उससे ज़्यादा पैदा कर सकते हैं।

2025 में करीब 415–440 रिएक्टर चल रहे थे, जिनकी क्षमता लगभग 375–400 GW थी। ये करीब 2,800 TWh बिजली बनाते हैं, यानी दुनिया की बिजली का करीब 9%, और इनका जीवनचक्र उत्सर्जन करीब 5–12 g CO2e/kWh है (UNECE 2021)।