Den kraft som kan produceras genom att vatten expanderar till ånga har kontrollerats och använts i hundratals år. I en kärnreaktor orsakas denna reaktion av värmen som genereras vid kärnklyvningsprocessen. Anrikat uran avger energi genom kärnklyvning. I ett kärnkraftverk styrs denna energi i en process som förvandlar värmen från kärnklyvning till elektrisk energi.

I reaktorkärnan, uranet är organiserat i buntar. Uranpellets av samma längd och diameter är arrangerade i stavar, och dessa stavar samlas i buntar. Uranbuntarna placeras i en behållare och sänks ned i vatten som fungerar som kylvätska. Värmen från uranknippen i reaktorkärnan måste kontrolleras för att förhindra överhettning, vilket kan få reaktorn att smälta. Kontrollstavar i uranbunten höjs och sänks för att kontrollera kärntemperaturen efter behov. Stavarna kan också sänkas hela vägen ner, att sluta skapa värme och stänga av reaktorn i nödfall eller byta bränsle.

Det första steget för att producera elektrisk energi gör att vattnet i reaktorkärnan som innehåller uranknippet kan expandera till ånga. I nästa steg, ångan lämnar behållaren för att driva turbinen. Turbinen snurrar en generator, och slutligen genererar generatorn ström.

Vissa kärnkraftverk lägger till ytterligare ett steg i processen som producerar en andra slinga, som omvandlar vatten till ånga igen innan det driver turbinen. Detta förhindrar att det radioaktiva vattnet och ångan kommer i direkt kontakt med turbinen. Reaktorer kan fyllas med olika typer av kylvätska, för att möjliggöra drift vid högre temperaturer.