Ядерной реакцией принято называть процесс и результат взаимодействия ядер с различными ядерными частицами (альфа-, бета-частицами, протонами, нейтронами, гамма-квантами и т.д.).

Для понимания физических процессов, происходящих в ядерном реакторе, наиболее важен класс нейтронных ядерных реакций, то есть реакций, инициируемых нейтронами.

Нейтронные реакции - это процесс и результат взаимодействия нейтронов с атомными ядрами. Нейтроны, входящие в состав атомных ядер, называют связанными, в отличие от нейтронов, перемещающихся в объёме среды вне ядер атомов, которые называют свободными. Именно они, эти свободные нейтроны, сталкиваясь в процессе своего пространственного перемещения с ядрами атомов среды и взаимодействуя с последними, вызывают различного рода нейтронные реакции.

Легкая осуществимость подавляющего большинства нейтронных реакций обусловлена электронейтральностью нейтронов, благодаря которой (в отличие от частиц с электрическим зарядом) они имеют возможность легко преодолевать энергетический барьер электростатического поля заряженного ядра, попадать в сферу действия его ядерного притяжения и взаимодействовать с нуклонами ядра, вызывая его кардинальную перестройку.

Это и составляет суть нейтронных ядерных реакций.

Процесс деления ядра описывается капельной моделью ядра. Нейтрон приближается к ядру U-235, поглощается ядром U-235 с образованием возбужденного составного ядра U-236. Далее, через время порядка 10-14 с наступает распад составного ядра, который может идти по двум каналам: либо избыточная энергия выделяется в виде гамма-излучения и ядро переходит в основное состояние (имеет место реакция радиационного захвата нейтрона), либо ( примерно в 6 раз чаще ) избыточная энергия приводит к деформации ядра с образованием перетяжки. Части ядра приходят в колебательное движение, и в результате превышения кулоновских сил отталкивания над силами ядерного притяжения, ядро разрывается по перемычке на два новых ядра - осколки деления: тяжелый и легкий, представляющие собой ядра различных нуклидов, находящихся в средней части Периодической системы элементов. Осколки разлетаются с большой скоростью - на их долю приходится около 80% энергии, выделяющейся в процессе деления. Двигаясь в веществе, осколки теряют свою энергию на ионизацию своих атомов и молекул окружающей среды, и их кинетическая энергия переходит в энергию теплового движения частиц среды, т.е. идет на ее разогрев. Часть энергии, выделяющейся в процессе деления, переходит в энергию возбуждения новых ядер. Энергия возбуждения каждого из новых ядер существенно больше энергии связи нейтрона в этих ядрах, поэтому, при переходе в основное энергетическое состояние, они испускают один или несколько нейтронов, а затем гамма-кванты.

Об одиночном акте деления ядра можно говорить как о явлении до известной степени случайном, имея в виду, что тяжёлое ядро урана, состоящее из 92 протонов и 143 нейтронов, принципиально способно разделиться на различное число осколков с различными атомными массами. В таком случае к оценке возможности деления ядра на 2, 3 или более осколков можно подходить с вероятностными мерками. Вероятность деления ядра на два осколка составляет более 98%, следовательно, подавляющее большинство делений завершается образованием именно двух осколков.

Спектроскопическими исследованиями продуктов деления установлено более 600 качественно различных осколков деления с различными атомными массами. И здесь в кажущейся случайности при большом числе делений сразу выявилась одна общая закономерность, которую кратко можно выразить так:

Вероятность появления осколка определенной атомной массы при множестве делений нуклида - величина строго определенная, свойственная этому нуклиду.

Генерируемые при делении осколки деления обладают высокими кинетическими энергиями. Передавая при столкновениях с атомами среды свою кинетическую энергию, осколки деления тем самым повышают средний уровень кинетической энергии атомов и молекул, что в соответствии представлениями кинетической теории воспринимается нами как повышение температуры топливной композиции или как тепловыделение в ней.

Большая часть тепла в реакторе образуется именно таким путём.

В этом и заключается позитивная роль образования осколков в рабочем процессе энергетического ядерного реактора.