原子炉を運転すると、時間の経過と共に核分裂するウラン235が減ってゆき、また発生した核分裂生成物中の中性子を吸収する毒物質（キセノン135、サマリウム149など）の影響によって原子炉の反応度は減ってゆく。原子炉運転開始から終了までの運転サイクルの間、原子炉の反応度は0以上である必要がある。これは燃料を消費しすぎると反応度が負の値となり、臨界を維持できなくなって原子炉が停止してしまうためである。それゆえに原子炉の運転開始時、運転終了時までに消費される燃料をあらかじめ装荷しておく必要がある。運転開始時に原子炉が持っている反応度を余剰反応度と呼ぶ。余剰反応度は原子炉の制御棒を全て引きぬき、冷却材中のホウ酸濃度をゼロと仮定した時の炉心の反応度であり、運転開始時は正の値をもち、運転終了時は限りなく0に近い値となる。原子炉が持つ余剰反応度に対し、制御棒が持つ負の反応度が十分に大きければ原子炉は安全に停止できる。このため制御棒は、運転サイクル中の原子炉の余剰反応度を常に上回るの負の反応度を保つ設計となっている。また原子炉にはホウ酸注入系のような制御棒以外の手段による反応度を下げるシステムも設置されている。
原子炉内での過渡変化に伴う反応度の増減効果を正または負の反応度効果と言い、その増減率を反応度係数と呼ぶ。例えば沸騰水型原子炉において、減速材の温度上昇に伴う蒸気の泡（ボイド）の発生量の増加現象は、減速材の密度低下による中性子減速効果の減少をもたらすので、負の反応度効果である。すなわち温度が上がってボイドが多くなると核分裂が減って温度が下がる。また燃料集合体の温度上昇はウラン238の中性子吸収確率を増加させる（ドップラー効果）ので、やはり負の反応度効果である。すなわち燃料ペレットの温度が上がるとドップラー効果で核分裂が減って温度が下がる（自己制御性）。原子炉の温度変化に伴う反応度係数を反応度温度係数と呼び、通常は温度係数と略称される。温度係数には燃料の温度変化による燃料温度係数、減速材の温度変化による減速材温度係数、ボイド発生量によるボイド係数がある。その他には原子炉出力による反応度出力係数や反応度質量係数などがある。原子炉を安全に運転するためには、原子炉全体の出力の増加に伴う反応度出力係数が負の値となるように原子炉が設計されていなければならない。旧ソ連のRBMK-1000型原子炉は正の出力反応度係数を持つ原子炉であったため、常に何本かの制御棒を原子炉内に挿入しておく必要があった。そのため規定以上の数の制御棒引き抜きは禁止されていて、運転規定にも明記されていたものの理由の説明が操作員に徹底されていなかった。蒸気タービンの惰力運転試験のために操作員が原子炉出力を上げようとして規定以上の数の制御棒を引き抜いたことがチェルノブイリ原子力発電所事故の原因とされる。
原子炉内の核分裂によって発生した高速中性子は、減速材によって減速されて熱中性子になり、他のウラン235原子核に吸収されて核分裂反応を起こさせる。核分裂反応で発生した高速中性子  個が熱中性子になり、次の核分裂反応を起こさせて  個の高速中性子を発生させるとする。この時、 を中性子増倍率と呼ぶ。 が 1 未満の時、発生する中性子は時間の経過と共に減ってゆき、やがて連鎖反応は停止する。 が 1 より大きい時、中性子は急激に増えてゆき、連鎖反応が増大してゆく。 の時、中性子の増減はなく、連鎖反応は持続する。この状態を臨界と呼ぶ。実際の原子炉では発生した全ての高速中性子を核分裂反応に使用することができない。発生した高速中性子の一部は、減速材、制御棒や原子炉構造物へ吸収されたり、周囲のウラン238に吸収されたり、原子炉の外へ飛び出したりする。したがって中性子増倍率は、 にある係数をかけた実効（中性子）増倍率  として考えねばならない。
ウラン235の核分裂反応によって発生する高速中性子は、エネルギーを失って（減速されて）熱中性子になると他のウラン235に良く吸収されて、そのウラン235原子核を85%の確率で核分裂させる。分裂したウラン235原子核からは、平均2.4個の高速中性子と、もっぱらヨウ素139とイットリウム95からなる核分裂生成物、および202MeV（百万電子ボルト）のエネルギーが発生する。もし十分なウラン235が一定空間内に集積されれば核分裂に伴って発生する中性子が次々と周囲のウラン235原子核を核分裂させてゆく。これを核分裂の連鎖反応と呼ぶ。
中京商業高等学校から大東文化大学に進学、箱根駅伝を4年間のうち、3年間走った。4年次には2区で区間賞を受賞している。しかし大学2年の夏に心疾患を患い、一時は競走生命をも失いかけた。ところが1年後の夏にこの疾患が完治。その1年後カナダのエドモントンで行われたユニバーシアードの10000mに出場して優勝するまでに至った。全日本大学駅伝対校選手権大会でも大東文化大学のエースとして活躍、第15回大会では優勝を経験している。競走生命の危機から学生長距離界の中心選手へと奇跡の復活を遂げたのである。大学卒業後は旭化成陸上部に進み1988年ソウルオリンピックの代表選手に選ばれ10000mでは17位、5000mは予選11位となり決勝には進めなかった。現役引退後は拓殖大学陸上部監督として招聘される。当時の拓殖大学は戦前から出場しながら60年代、80年代にほぼ欠場の時代が続き、箱根駅伝人気の上昇に合わせて強化を始めており、指導者を探していたところだった。現役時代さながらに前半から突っ込んでいく果敢な序盤の入りを伝授する一方で、スカウト初期の部員には鉄拳制裁も辞さないほど厳しい練習だったと言われている。1998年の74回大会では19年振りの最高順位タイ(8位)を記録するも「（戦力からは）4位、5位も狙えたのに、恥ずかしい」と不満を口にするなど、求める結果の高さも現役時代譲りだった。しかしこの後拓殖大学はあと一歩でシード権を逃し、更に予選会では僅差で出場機会を逃す不運が立て続けに続いた。そのような結果の連鎖で心労により体調を崩し、表舞台に姿を見せなくなる。そして2006年頃に監督を辞し、コーチだった川内勝弘に譲った。現在の1500mの日本記録保持者である小林史和は高校、大学の後輩に当たる。