Все тяжелые нуклиды обладают способностью к делению в возбужденном состоянии, но лишь некоторые из них легко и стабильно делятся под действием медленных (низкоэнергетических) нейтронов. Такие виды атомов называются делящимися. Наиболее часто используемыми в ядерной промышленности делящимися нуклидами являются уран-233 (233U), уран-235 (235U), плутоний-239 (239Pu) и плутоний-241 (241Pu). Из них только уран-235 встречается в природе в пригодном для использования количестве, хотя его содержание в природном уране составляет всего 0,7204 процента по весу, что требует длительного и дорогостоящего процесса обогащения для получения пригодного для использования реакторного топлива (см. ниже Ядерный топливный цикл).
В качестве альтернативы переработке и обогащению урана-235 можно пойти по пути получения количества других делящихся нуклидов, которые не так распространены, как уран-235. Основными источниками таких нуклидов являются торий-232 (232Th), уран-238 (238U) и плутоний-240 (240Pu), которые известны как детородные материалы благодаря их способности превращаться в делящиеся материалы. Например, торий-232, преобладающий изотоп природного тория, может быть использован для получения урана-233 в процессе, известном как захват нейтронов. Когда ядро тория-232 поглощает, или «захватывает», нейтрон, оно превращается в торий-233, период полураспада которого составляет примерно 21,83 минуты. По истечении этого времени нуклид распадается за счет эмиссии электронов до протактиния-233, период полураспада которого составляет 26,967 дня. Нуклид протактиния-233, в свою очередь, распадается с помощью эмиссии электронов с образованием урана-233.
Захват нейтронов также может быть использован для получения плутония-239 из урана-238, основного компонента природного урана. Поглощение нейтрона в ядре урана-238 приводит к образованию урана-239, который через 23,47 минуты распадается за счет эмиссии электронов на нептуний-239 и, в конечном итоге, через 2,356 дня на плутоний-239.
При желании плутоний-241 может быть получен непосредственно путем захвата нейтронов в плутонии-240 по формуле 240Pu + 1n = 241Pu.
Энергетический реактор содержит как делящиеся, так и фертильные материалы. Делящиеся материалы частично заменяют делящиеся материалы, которые разрушаются при делении, что позволяет реактору работать дольше, прежде чем количество делящихся материалов уменьшится до такой степени, что критичность перестанет быть управляемой. Плутоний-240 особенно часто накапливается в реакторах после длительных периодов эксплуатации, поскольку он имеет более длительный период полураспада, чем все его родительские нуклиды.
