首先，有一些自然发生的物质可以自发衰变（经历裂变事件），通常释放出一个快中子和/或一个电子和/或一个阿尔法（氦核）。当这种物质被非裂变物质稀释后，就不会发生其他事情了。
第二，原子核具有最终衰变的固有倾向，如果安排一个以特定速度运行的中子（慢中子）撞击它们，这种倾向就会大大增加。这种情况发生在铀中的几率可以通过在整个燃料体中浓缩可裂变核来提高。
第三，衰变中释放的中子是快中子，为了更好地产生额外的衰变，它们需要用慢化剂减速，通常是石墨、正常的水或重水（氧与氘原子而不是氢原子结合的水）。重水作为缓和剂的效果非常好，可以使用未浓缩的天然铀，而不是用于其他两种反应堆的3.5% —— 4%浓缩燃料或用于炸弹的100%浓缩燃料。用于炸弹的100%浓缩燃料很容易发生反应，因此不需要缓和剂，它只需要特定质量的燃料按特定模式组装。
