Die Protonen und Neutronen im Atomkern werden über die auf kurze Distanz stark anziehende Kraft im Atomkern zusammengehalten.

Um eine Kernspaltung gezielt herbeizuführen, wird einem Atomkern von außen Energie zugeführt. Bei der Kernspaltung in Kernreaktoren zur kommerziellen Stromerzeugung werden dazu Neutronen genutzt.

Freie Neutronen können, wenn sie auf einen Atomkern treffen, von diesem eingefangen werden. Dafür werden in den meisten Kernreaktoren Neutronen, die mit hoher Energie bei der Kernspaltung freigesetzt wurden, solange abgebremst (moderiert), bis sie mit hoher Wahrscheinlichkeit in den Atomkern aufgenommen werden können. Ist das Neutron in den Atomkern aufgenommen worden, ist ein Nuklid entstanden, dessen Atomkern sich in einem angeregten Zustand befindet. Es ist möglicherweise nicht mehr stabil. Der Atomkern gibt gegebenenfalls überschüssige Energie wieder ab. Je nach Nuklid geschieht dies auch durch Spaltung.

Quelle: Wikimedia , Stefan-Xp, Kernspaltung, zugeschnitten von BMUB, CC BY-SA 3.0

Ein gut spaltbares Nuklid ist beispielsweise Uran-235. Nimmt der Kern von Uran-235 ein thermisches, das heißt abgebremstes, Neutron auf, entsteht kurzzeitig ein angeregter Kern des Nuklids Uran-236. Die Energie wird durch Spaltung in leichtere Atomkerne sowie zwei bis drei freie Neutronen (siehe Abbildung) wieder frei.

Die freien Neutronen können nun wieder andere Atomkerne zur Spaltung anregen. Eine Kettenreaktion wird in Gang gesetzt. Ohne Verlust an freien Neutronen würden durch jede Spaltung die Anzahl der freien Neutronen und der durch diese gespaltenen Atomkerne immer größer. Diese Reaktion würde sich unkontrolliert ständig ausweiten. In Kernreaktoren muss daher die Anzahl der freien Neutronen reguliert werden, damit eine kontrollierte Kettenreaktion stattfinden kann. Dies geschieht durch sogenannte Neutronengifte, zum Beispiel durch Bor- oder Cadmiumverbindungen, da Bor und Cadmium freie Neutronen effizient einfangen.