Da bi se nuklearna fizika koristila kao izvor energije, treba stvoriti posebne uslove koji poti~u te{ka jezgra na dijeljenje.Pokazalo se da u sudaru sa neutronom jezgro prelazi na vi{i energetski nivo kojem odgovara manja debljina zida potencijalne jame (elektrostati~ko odbijanje) i tada je pove}ana vjerovatno}a dijeljenja.
Interesantno je napomenuti da su teoreti~ari imali da predvide proces dijeljenja jezgra na osnovu modela kaplje. Me|utim, oni nisu razmatrali mogu}nost da se kaplji nuklearnog fluida desi ne{to {to se ~esto de{ava obi~nim kapima: u nizu situacija kap te~nosti se dijeli na vi{e kapi. Dakle, niko nije o~ekivao da u sudaru jezgra sa neutronom moze do}i do njegovog dijeljenja na dva dijela.
U takvoj atmosferi je 1939.godine otkri}e procesa nuklearne fisije djelovao kao "grom iz vedra neba". O.Hahn, 1879-1968 ; F.Strassmann, 1902-1980. su poku{avaju}i pomo}u "dodavanja" neutrona dobiti jezgra sa masenim brojem ve}im od 92, otkrili prisustvo lak{ih elemenata. Jedini na~in da se to objasni je prihva}anje mogu}nosti cijepanja jezgra urana na jezgra lak{ih elemenata, kada ono zahvati neutron.
Kada je otkriveno da je fisija jezgra urana U pra}ena osloba|anjem 2-3 neutrona odmah je shva}eno da oni omogu}avaju lan~anu nuklearnu reakciju i kori{tenja procesa dijeljenja jezgra urana za dobijanje nuklearne energije.
Lan~ana reakcija je reakcija ~iji produkti izazivaju njen nastavak.
U slu~aju fisije urana U235 tri emitirana neutrona mogu izazvati dijeljenje tri nova jezgra pri ~emu se dobiva 9 novih neutrona. Ti neutroni mogu razbiti 9 novih jezgara gdje }e nastati 27 neutrona…
Kada reakcija po~ne, ona se odvija samostalno uz stalno pove}avanje broja raspadnutih jezgara i energije koja se osloba|a pri tome.
Pri fisiji jednog jezgra urana se osloba|a oko 200 MeV.
Na kineti~ku energiju stvorenih lak{ih jezgara otpada 165 MeV, a na kineti~ku energiju neutrona 5 MeV. Gama -zrakama koje se emitiraju prilikom fisije pripada 8 MeV, dok gama-zraci , beta-zraci i zraci neutrina , nastali prilikom radioaktivnog raspadanja stvorenih lak{ih jezgara uzimaju 22 MeV. Ako se zna da je energija mirovanja jezgra urana 2,2*10 MeV, "stepen iskori{tenosti" je samo 1/1000 ( ili 0,1 %).
Pri dijeljenju 1g urana dobija se oko 9*10 J ,dok se sagorijevanjem 1g uglja dobija 2,9 *10 J ili oko tri miliona puta manje. Prvu kontroliranu lan~anu nuklearnu reakciju ostvario je Fermi u ^ikagu 2.decembra 1942.godine.
Da bi se ostvarila lan~ana reakcija bilo je nuzno rije{iti niz problema. Uran se u prirodi javlja u dvije varijante.
Te`i izotop kod kojeg je te`e izazvati cijepanje je rasprostranjeniji i ~ini vi{e od 99% prirodnog urana. Za njegovo cijepanje su potrebni neutroni energije od 4 MeV do 6 MeV. Kod urana je mnogo
vjerovatniji proces zahvatanja neutrona bez dijeljenja jezgra.Ako se zeli nuklearna lan~ana reakcija , onda je nu`no pomo}u slo`enih tehni~kih procesa izdvajati iz prirodnog urana fisioni izotop ili pove}avati njegovu koncentraciju.
Lan~ana reakcija mo`e te~i samo ako fisioni materijal ima minimalnu masu koja se naziva kriti~na masa.Tek u idealnom slu~aju 3 neutrona stvaraju 9 neutrona , koji onda uzrokuju pojavu 27 novih neutrona…
U stvarnosti je situacija druga~ija. Neki neutroni napuste materijal bez me|udjelovanja sa jezgrom, neki bivaju zahva}eni jezgrima urana U ili jezgrima primjesnih atoma , bez procesa fisije i stvaranja novih neutrona…
Da bi reakcija tekla, broj neutrona koji ne izazivaju fisiju treba smanjiti. To se postize pove}anjem mase i smanjenjem povr{ine fisionog materijala. Ako dva komada fisionog materijala imaju istu masu, broj neutrona broj neutrona koji ne izazivaju fisiju je ve}i kod komada sa ve}om povr{inom. Idealan oblik fisionog materijala je sfera, jer ona od svih geometrijskih tijela odre|ene zapremine ima najmanju povr{inu.