Fisiunea este împărțirea unui nucleu atomic în două sau mai multe nuclee mai ușoare însoțite de energie eliberare. Atomul greu inițial este denumit nucleu părinte, iar nucleii mai ușori sunt nuclee fiice. Fisiunea este un tip de reacție nucleară care poate apărea spontan sau ca urmare a unei particule care lovește un nucleu atomic.
Motivul pentru care apare fisiunea este că energia crește echilibrul dintre repulsia electrostatică între protonii încărcați pozitiv și forța nucleară puternică care deține protoni și neutroni împreună. Nucleul oscilează, astfel încât repulsia poate depăși atracția pe distanțe scurte, determinând despicarea atomului.
Schimbarea de masă și eliberarea de energie produc nuclee mai mici, care sunt mai stabile decât nucleul greu inițial. Cu toate acestea, nucleele fiice pot fi încă radioactive. Energia eliberată de fisiunea nucleară este considerabilă. De exemplu, fisiunea unui kilogram de uraniu eliberează la fel de multă energie ca arderea în jur de patru miliarde de kilograme de cărbune.
Energia este necesară pentru ca fisiunea să apară. Uneori, acest lucru este furnizat în mod natural, din descompunerea radioactivă a unui element. Alte ori, se adaugă energie unui nucleu pentru a depăși energia de legare nucleară care ține protonii și neutronii împreună. În centralele nucleare, neutronii energetici sunt direcționați într-un eșantion de izotopul uraniu-235. Energia de la neutroni poate provoca ruperea nucleului de uraniu în oricare dintre mai multe moduri diferite. O reacție comună de fisiune produce bariu-141 și kripton-92. În această reacție particulară, un nucleu de uraniu se rupe într-un nucleu de bariu, un nucleu kripton și doi neutroni. Acești doi neutroni pot continua să divizeze alți nuclei de uraniu, rezultând o reacție în lanț nuclear.
Dacă poate avea loc sau nu o reacție în lanț depinde de energia neutronilor care sunt eliberați și cât de apropiați sunt atomii de uraniu vecini. Reacția poate fi controlată sau moderată prin introducerea unei substanțe care absoarbe neutroni înainte să poată reacționa cu mai mulți atomi de uraniu.