首先了解什么是核燃料：核燃料棒因为核反应而变热，而这种热是发电的关键。但这些燃料棒到底是什么？核燃料是从遍布世界各地的铀矿石里提炼出来的。每个小球大约有一个玻璃球那么大。这些颗粒堆积在12英尺长的金属管内，称为燃料外壳。管子两端密封以形成燃料棒，100至300根燃料棒呈方形排列以形成燃料组件。用于制造燃料组件的燃料棒数量取决于组件将用于的反应堆类型以及制造燃料的公司。虽然这些组件很长（约12英尺），但它们的宽度不到1英尺。组件在顶部和底部以及之间的间隔处有特殊的固定硬件，以保持燃料棒牢牢固定且间距均匀。燃料组件在被放入反应堆堆芯之前只有轻微的放射性。通常，一个反应堆堆芯将有150到250个燃料组。我们之前讨论过铀的形态，它在商业核反应堆发电中很重要。它是一种“同位素”，或一种中子数非常特定的原子，称为U-235。铀矿转化为核燃料的过程是铀浓缩，它增加了铀235相对于铀中其他天然同位素的含量。在反应堆条件合适的时候，中子会导致U-235原子裂变。这就留下了两个新的、不同的原子和几个中子，这些新的中子将导致其他U-235原子裂变，形成链式反应。当U-235原子裂变时，能量以热的形式释放，这种热量产生蒸汽，使涡轮机转动产生电能。几年后，燃料中的铀235含量大大降低，如果铀235的含量降得太低，就不足以维持连锁反应。因此，每18-24个月，反应堆堆芯中大约三分之一的燃料就会被移除，并用新的新燃料替换。用过的燃料通常被称为“乏燃料”乏燃料温度很高，放射性很强。裂变过程中产生的原子起初是不稳定的，会发射产生热量的粒子。因此，必须在受控条件下小心处理和储存乏燃料。
核反应堆是如何发电的？先看一下核电站的大致构成。我们先看一个电动机。电机主要由两个主要部件组成：静止的定子和在定子内旋转的转子。当电机通电时，定子和转子内的电磁铁相互推拉，导致转子旋转。定子中的磁铁将转子中的磁铁拉向它们，然后，当转子磁铁经过时，将其自身反转并将转子磁铁推开。这些部件的排列方式使得拉和推都在同一个方向，因此转子在定子内旋转。施加在电机上的电能在转子中产生机械能。但同样的机器也可以反过来使用：如果某些外力导致转子旋转，磁铁的相互作用就会产生电：“电机”现在是一个“发电机”，通过施加到转子上的机械能产生电能。这是制造大量电力最常见的方法。那么如何使转子旋转呢？这就是核反应堆的作用。由于核反应有高热量产生，这些热量让水沸腾，沸水中的蒸汽推动转子转动。正如我们了解的发电机原理，转子旋转感应出电流从定子中流出。由于当水沸腾时，产生的蒸汽比产生蒸汽的水占据更多的物理空间，因此如果你通过某种热源（如核反应堆或燃煤锅炉）抽水，这种热源的温度足以使水沸腾，那么排出的蒸汽将比进入的水速度快得多。蒸汽流经一台叫做涡轮机的机器，它的作用类似于一台高度复杂的风车。它的物理结构与风车大不相同，大型涡轮机的功率远比以往任何一种风车都大，但其效果是相同的：蒸汽或风使机器的一部分旋转，旋转的部分可以连接到发电机上发电。离开涡轮机的蒸汽被收集在一个称为冷凝器的装置中——本质上是一个房子大小的金属盒，有数千根管道穿过。冷水流经管道，来自涡轮机的蒸汽被冷却并冷凝回水中。然后通过水泵被送到加热器，继续循环加热。现我们已经了解了反应堆是如何产生热量的，以及热量是如何被用来产生蒸汽的，蒸汽是如何驱动涡轮机的，涡轮机使发电机旋转，从而产生电能。谜题的最后一个部分是核反应产生的热量如何产生水蒸汽。燃料棒悬挂在水池中，水池装在一个大金属容器中，有点像一个巨大的压力锅。一个典型的“反应堆容器”的直径可能是15英尺，高度可能是20英尺，有些甚至要大得多。在某些类型的反应堆中，水被保持在非常高的压力下——大约为每平方英寸2000磅。在这种情况下，水不能膨胀，也不能沸腾。这种反应器中的水带走热量，同时保留液体，然后热量被转移到另一个水系统，在那里发生沸腾。这种转移发生在一个被命名为“蒸汽发生器”的装置中，这种反应堆被称为“压水反应堆”（或“PWR”）。一个小型压水堆可能有两个蒸汽发生器，一个大的可能有四个，有些有三个。来自所有蒸汽发生器的蒸汽通常组合成一条“主蒸汽管线”，将蒸汽输送至汽轮机，因此反应堆和所有蒸汽发生器共同作为一个蒸汽源。冷凝器中的水直接泵入沸水堆的反应堆容器，或压水堆的蒸汽发生器。这就是：核反应加热燃料，燃料加热水产生水蒸汽，水蒸汽旋转涡轮机，涡轮机转动发电机，发电机发电。