A energia que pode ser produzida pela expansão da água em vapor foi controlada e usada por centenas de anos. Em um reator nuclear, essa reação é causada pelo calor gerado no processo de fissão nuclear. O urânio enriquecido emite energia por meio da fissão nuclear. Em uma usina nuclear, essa energia é controlada por um processo que transforma o calor gerado pela fissão nuclear em energia elétrica.

No núcleo do reator, o urânio é organizado em feixes. Pelotas de urânio do mesmo comprimento e diâmetro são dispostas em hastes, e essas varas são reunidas em feixes. Os feixes de urânio são colocados em um recipiente e submersos em água que atua como refrigerante. O calor dos feixes de urânio no núcleo do reator deve ser controlado para evitar o superaquecimento, o que pode fazer com que o reator derreta. As hastes de controle no feixe de urânio são levantadas e abaixadas para controlar a temperatura central conforme necessário. As hastes também podem ser abaixadas até o fim, parar de criar calor e desligar o reator em caso de emergência ou para trocar o combustível.

A primeira etapa na produção de energia elétrica é permitir que a água no núcleo do reator que contém o feixe de urânio se expanda em vapor. Na próxima etapa, o vapor sai do recipiente para acionar a turbina. A turbina gira um gerador, e finalmente o gerador produz energia.

Algumas usinas nucleares adicionam outro estágio ao processo que produz um segundo ciclo, que converte água em vapor novamente antes de acionar a turbina. Isso evita que a água radioativa e o vapor entrem em contato direto com a turbina. Os reatores podem ser preenchidos com diferentes tipos de refrigerante, para permitir a operação em temperaturas mais altas.