Sydämen sulamisonnettomuus voi tapahtua, jos reaktorin teho kasvaa äkillisesti (kuten Tšernobylissä) tai jos sydämen jäähdytys menetetään (kuten Three Mile Islandissa ja Fukushimassa). Kevytvesireaktoreissa tehon kasvun aiheuttaman onnettomuuden riski on äärimmäisen pieni. Suuremmat riskit liittyvät jäähdytyksen menetykseen. Reaktori tuottaa jälkilämpöä vielä ketjureaktion pysäyttämisen jälkeen. Jos jälkilämpöä ei saada poistettua reaktorista, polttoaine voi ylikuumentua ja sulaa. Jäähdytyksen menetys voidaan pelkistää kahteen perustapaukseen: jäähdytysvesi vuotaa pois, tai lämmönsiirto primääripiiristä ei toimi, jolloin jäähdytysvesi vähitellen kiehuu pois varoventtiilien kautta. Nykyaikaisissa ydinreaktoreissa on onnettomuuksien ehkäisemiseksi ja niiden seurausten rajoittamiseksi kehitetyt turvallisuusjärjestelmät. Suojarakennuksen tehtävänä on estää radioaktiivisten aineiden pääsy ympäristöön onnettomuustilanteessa.