Энергия, которую приносит ядру нейтрон, называется энергией возбуждения ядра. Чем больше скорость нейтрона, тем больше энергия возбуждения.
Важную роль в ядерной энергетике играют медленные, так называемые тепловые нейтроны. Такое наименование получили нейтроны, энергия которых имеет примерно такую же величину, как и у молекул и атомов окружающей среды в их непрерывном тепловом движении. При комнатной температуре средняя кинетическая энергия нейтрона равна 0,038 эв, его средняя скорость составляет при этом около 2,7 км/сек.
Энергия возбуждения, сообщаемая ядру попадающим в него тепловым нейтроном, имеет разную величину для различных изотопов урана. Критические энергии деления и соответствующие энергии возбуждения для удобства обозрения даны в нижеследующей таблице.
| Ядро | Критическая энергия деления, Мэв | Энергия возбуждения, сообщаемая тепловым нейтроном, Мэв |
| Уран 235 | 6,5 | 6,8 |
| Уран 238 | 7,0 | 5,5 |
Как видим, тепловой нейтрон сообщает ядрам урана 238 и 235 разную энергию. Это различие объясняется тем, что нейтрон вносит в ядро не только кинетическую энергию (в обоих случаях одинаковую), но и свою энергию связи с ядром, которая для урана 235 составляет большую величину, чем для урана 238.
С другой стороны, из таблицы видно, что энергия возбуждения заметно больше критической энергии в случае урана 235 (6,8 против 6,5) и значительно меньше в случае урана 238 (5,5 против 7,0). Отсюда следует, как это бывает на практике, что ядра атомов урана 235 могут делиться как быстрыми, так и тепловыми нейтронами, в то время как ядра урана 238 делятся лишь весьма быстрыми нейтронами. Как показали советские физики Г. Н. Флёров и К. А. Петржак, деление ядер урана 238 могут вызвать только нейтроны, имеющие энергию больше 1,1 Мэв, что соответствует скорости свыше 14 тыс. км/сек. Такие же нейтроны, которые имеют меньшую скорость, ядрами этого урана захватываются без деления. В последующем эти ядра превращаются в результате радиоактивного распада в ядра атомов химического элемента плутония, имеющего атомный вес 239 и занимающего в таблице Менделеева 94 место.
Рассмотрим теперь поближе явление испускания нейтронов при делении и радиоактивность получающихся при этом «осколков». Мы уже знаем, что ядра урана 235 не отличаются большой устойчивостью. Поэтому нейтрон, попавший в такое ядро, легко вызывает его деление. Особенность этого явления состоит в том, что «осколки» деления могут быть самыми различными. В одном случае это будут ядра ксенона и стронция, в другом — ядра бария и криптона, в третьем случае деление даст ядра атомов редкого металла палладия и т. д. Деление ядер урана 235, вызываемое нейтронами, осуществляется десятками вариантов. Поэтому среди «осколков» встречаются изотопы более чем 30 элементов периодической системы Менделеева, начиная с селена (
