انرژی حرارتی بدست آمده از این طریق را می‌توان برای بخار کردن آب و به گردش درآوردن توربین‌های بخار ژنراتورهای الکتریکی مورد استفاده قرار داد.
اورانیوم غنی شده، معمولا به صورت قرص‌هائی که سطح مقطعشان به اندازه یک سکه معمولی و ضخامتشان در حدود دو و نیم سانتیمتر است در راکتورها به مصرف می‌رسند.
این قرص‌ها روی هم قرار داده شده و میله‌هایی را تشکیل می‌دهند که به میله سوخت موسوم است.
میله‌های سوخت سپس در بسته‌های چندتائی دسته بندی شده و تحت فشار و در محیطی عایقبندی شده نگهداری می‌شوند.
در بسیاری از نیروگاه‌های هسته‌ای برای جلوگیری از گرم شدن بسته‌های سوخت در داخل راکتور، این بسته‌ها را داخل آب سرد فرو می‌برند.
در نیروگاه‌های دیگر برای خنک نگه داشتن هسته راکتور، یعنی جائی که فرایند شکافت هسته‌ای در آن رخ می‌دهد، از فلز مایع (سدیم) یا گاز دی اکسید کربن استفاده می‌شود.
برای تولید انرژی گرمائی از طریق فرایند شکافت هسته‌ای، اورانیومی که در هسته راکتور قرار داده می‌شود باید از جرم بحرانی بیشتر (فوق بحرانی) باشد.
یعنی اورانیوم مورد استفاده باید به حدی غنی شده باشد که امکان آغاز یک واکنش زنجیره‌ای مداوم وجود داشته باشد.
برای تنظیم و کنترل فرایند شکافت هسته‌ای در یک راکتور از میله‌های کنترلی که معمولا از جنس کادمیوم است استفاده می‌شود.
این میله‌ها با جذب نوترون‌های آزاد در داخل راکتور از تسریع واکنش‌های زنجیره‌ای جلوگیری می‌کند.
زیرا با کاهش تعداد نوترون‌ها، تعداد واکنش‌های زنجیره‌ای نیز کاهش می‌یابد. حدوداً ۴۰۰ نیروگاه هسته‌ای در سرتاسر جهان فعال هستند که تقریبا ۱۷ درصد کل برق مصرفی در جهان را تامین می‌کنند.
از جمله کاربردهای دیگر راکتورهای هسته‌ای، تولید نیروی محرکه لازم برای جابجایی ناوها و زیردریایی های اتمی است.
