Какова физическая основа ядерной энергетики?

Это - реакция деления тяжёлых ядер (в первую очередь - урана и плутония). При захвате нейтрона тяжёлое ядро распадается на два положительно заряженных ядра-осколка сравнимой массы. Под действием силы кулоновского отталкивания они разлетаются, в итоге большая часть высвободившейся внутриядерной энергии переходит в кинетическую энергию их разлета. Пробег таких осколков в  плотном веществе невелик (несколько микронов), поэтому при их торможении происходит интенсивный нагрев сравнительно небольшого объёма этого вещества.

Очень важно, что при захвате нейтрона тяжёлым ядром с последующим делением ядра-осколки испускают новые (вторичные) нейтроны (обычно 2-3), которые могут разделить новые тяжёлые ядра и т. д. Но так происходит, конечно, не со всеми вторичными нейтронами. Некоторая их часть уходит из системы, содержащей делящийся материал, другая часть теряется в ядерных реакциях, конкурирующих с делением. Поэтому важнейшим параметром такой системы является отношение количеств нейтронов в двух «соседних» звеньях (поколениях) цепочки рождения нейтронов. 

Его значение, равное единице, соответствует так называемому критическому состоянию , при котором количество нейтронов в системе остаётся постоянным - протекает самоподдерживающаяся цепная реакция деления, которой можно управлять техническими средствами. Если это отношение больше единицы количество нейтронов в системе, а с ним и выделяющаяся мощность, лавинообразно нарастает во времени, если меньше - затухает.