Цепная реакция деления ядер урана-235 на медленных (тепловых) нейтронах возможна даже в природном уране благодаря явлению нейтронного захвата и последующего расщепления ядер урана-238.
Природный уран состоит преимущественно из изотопов урана-238 (около 99,3%) и урана-235 (около 0,7%). Уран-235 обладает свойством быть расщепляемым тепловыми нейтронами, то есть он может делиться на две более легкие ядра при поглощении нейтрона. Это явление называется делением ядра.
Когда медленный нейтрон попадает на ядра урана-235, оно может поглотить нейтрон и расщепиться на два легких ядра, освобождая при этом большое количество энергии и дополнительные нейтроны. Эти дополнительные нейтроны могут затем вызвать деление других ядер урана-235, создавая цепную реакцию.
Уран-238, хотя и не является саморасщепляющимся, имеет свойство поглощать медленные нейтроны и претерпевать ряд радиоактивных превращений, включая превращение в плутоний-239, который, в свою очередь, является делительным материалом. Таким образом, в природном уране присутствуют источники делительных материалов, позволяющие возникновение цепной реакции деления ядер урана-235 на медленных нейтронах.
Однако для эффективной работы реактора требуется увеличение концентрации урана-235 путем обогащения урана, чтобы обеспечить достаточное количество делительного материала для поддержания самоподдерживающейся цепной реакции.