Energia jądrowa wytwarzana jest w procesie znanym jako rozszczepienie w elektrowniach jądrowych, które są przeznaczone do przekształcania utajonego ciepła rozpadu promieniotwórczego w energię elektryczną. Paliwem dla reakcji jest dowolna z wielu pierwiastki promieniotwórcze, najczęściej nieznacznie wzbogacony uran.
Uran występuje w dwóch głównych izotopach, U-235 i U-238. Uran-238 jest słabo radioaktywny, więc rozpada się powoli i jest najczęstszym izotopem występującym w przyrodzie. Bardziej radioaktywny U-235 łatwo rozpada się i jest produktywnym źródłem energii cieplnej. W przypadku zastosowań energetycznych, U-238 jest tylko częściowo rafinowany w celu zwiększenia jego stężenia U-235 do około 3 do 5 procent. Jest to znacznie poniżej stężenia wymaganego dla broni jądrowej, a paliwo to jest generalnie bezpieczne do transportu i użytkowania.
Częściowo wzbogacone paliwo uranowe jest zorganizowane w struktury zwane prętami paliwowymi. Są one zanurzone w wodzie wewnątrz dużej jednostki bezpieczeństwa zwanej zbiornikiem reaktora. Tam strumień neutronów rozpadającego się U-235 podgrzewa wodę, którą następnie przepompowuje się w zamkniętej pętli przez system wymiany ciepła. W wymienniku ciepła energia cieplna zamkniętej lub "brudnej" pętli przenosi się do otwartej, "czystej" pętli. Para z tej pętli służy do napędzania turbiny, generując elektryczność.
