要正确地解释温度如何影响动力反应堆和热核系统的运行，需要讨论大量的物理学。温度对裂变（反应性）速率的主要影响是一种称为多普勒共振展宽的现象。现在世界上所有的商用反应堆都是慢化热中子系统。这意味着裂变产生的快中子（——1 MeV）与慢化剂原子核碰撞后立即减慢，直至达到与慢化剂温度（——300℃，——570 K）约0.05 eV （3000 m/s）相同的平均动能。
但是，就像燃料和慢化剂的原子和分子本身一样，中子的热运动遵循麦克斯韦能量分布。
反应堆堆芯中吸收原子核的大部分是U-238。U-228在不同能量下的中子俘获截面是这样的：
这些特定能量下的狭窄吸收峰被称为共振，是由量子力学效应引起的。虽然最低能量峰值上升5电动汽车开始，大约100倍比热化的平均能量，有一小部分很长尾的能量范围，还有中子的茂密的森林遇到的燃料峰值之前他们已经完全热化。
多普勒共振增宽是由于燃料中铀原子的温度（和运动）增加而导致的窄峰宽度的有效增加。这导致随着燃料温度的升高，中子的寄生吸收增加，从而降低反应性，使反应堆稳定——反应性升高导致的温度升高抑制了反应性。还有其他影响，如慢化剂和燃料的膨胀，有效密度的降低等，但U-238的多普勒共振吸收是主要影响。
热核融合的有效反应速率是不同能量下反应的融合截面和燃料核的麦克斯韦能量分布的结合。这些因素一起产生了这些反应速率曲线：
实际的曲线开始下降超过一定温度（这只能看到蒸在这个温度范围）是由于两个因素影响反应截面：量子隧穿概率和几何截面的原子核，它是集成产品的这两个确定利率。
量子隧穿概率严格地随温度的增加而增加。但是原子核的大小是由原子核的德布罗意波长（物质波长）决定的，它随能量线性减小，所以原子核的有效面积随能量的平方减小。这种效应最终压倒了不断增加的隧穿概率。
