Tuumalagunemine kutsub esile ahelreaktsiooni: iga U-235 tuuma pommitamisel aeglustatud neutroniga see lõhustub kaheks väiksema massiarvuga isotoobiks (lõhustumise produktiks), mille käigus vabaneb suur kogus energiat (joonis 2). Lisaks kiiratakse täiendavad 2-3 neutronit, mis viivad järgmised tuumad ebastabiilsesse olekusse, mille lagunemise tulemusena vabaneb järjekordselt energiat. Selline ahelreaktsioon võib kulgeda väga intensiivselt, seetõttu kasutatakse tuumareaktoris neutroneid neelavaid materjale (tuumkütuste varraste vahele paigutatud broomi või kaadmiumi sisaldavad juhtvardad), tagamaks ahelreaktsiooni kontrollimise ja toimimise vajalikul intensiivsusel. Reaktoris toimuvat ahelreaktsiooni saab kiirendada või summutada juhtvarraste vertikaalse liigutamisega: mida suuremal määral on juhtvardad reaktorisüdamikku paigutatud, seda suuremal määral toimub vabade neutronite neelamine.