phần có hại, vì nó hấp thụ neutron nhưng không giải phóng năng lượng. Năng lượng trong một lò phản ứng đến từ U-235, mà neutron của bất kỳ năng lượng nào cũng có thể phân hạch. Thách thức đối với Fermi là tìm cách khắc phục xu hướng hấp thụ neutron của U-238 ông đang cần để tạo ra phản ứng phân hạch dây chuyền trong U-235. Fermi giải quyết điều đó bằng cách tận dụng sự trơ của U-238 với các neutron chậm. Ông làm chậm các neutron nhanh mà uranium phân hạch tạo ra bằng cách nhúng uranium vào một ma trận than chì. Thoát khỏi các thanh của uranium, các neutron phân hạch va đập với các nguyên tử xung quanh của than chì. Chúng mất năng lượng với mỗi lần va chạm cho đến khi đủ chậm để giảm xuống dưới ngưỡng hấp thụ của U-238, gặp một nguyên tử U-235 mới và phản ứng phân hạch diễn ra. Khi một nguyên tử U-235 phân hạch nó giải phóng năng lượng nhiệt và hai neutron thứ cấp hoặc nhiều hơn. Các neutron thứ cấp nếu được điều tiết lần lượt có thể tiếp tục phân hạch các nguyên tử U-235 khác trong uranium tự nhiên theo chuỗi cấp số nhân: một giải phóng hai, hai giải phóng bốn, bốn giải phóng tám, tám giải phóng 16, 16 giải phóng 32, tăng gấp đôi cứ sau vài phần triệu giây cho đến khi sự giải phóng năng lượng từ các nguyên tử chúng phân hạch đủ lớn để đun nóng nước thành hơi, từ đó có thể quay tua-bin để quay máy phát điện. Fermi đã sử dụng than chì chứ không phải nước để làm chậm lò CP-1 vì than chì hấp thụ ít neutron hơn nước. Uranium tự nhiên chứa quá ít U235 để duy trì một phản ứng dây chuyền với nước làm chất làm chậm. Dùng nước làm chậm cho lò phản ứng, nhiên liệu uranium phải được làm giàu từ 0,07% U-235 đến ít nhất 3% U-235. Dự án Manhattan của Mỹ đã
tiên phong cho mục đích đó trong Thế Chiến II, lần đầu tiên được sử dụng để làm giàu U-235 gần tinh khiết cho vũ khí nguyên tử đầu tiên, quả bom phát nổ trên Hiroshima, Nhật Bản vào ngày 6 tháng 8 năm 1945. Sau chiến tranh, khi hải quân phát triển các phản ứng năng lượng đầu tiên cho tàu ngầm hạt nhân, tàu đã sử dụng nhiên liệu uranium làm giàu đến mức U-235 đủ để duy trì một phản ứng dây chuyền với chất làm chậm là nước. Phòng thí nghiệm tại Đại học Chicago là nơi Fermi chế tạo lò CP-1 trong những năm đầu của Thế Chiến II để phát triển công nghệ sản xuất plutonium. Một nhiên liệu bom thậm chí còn tốt hơn uranium, plutonium được sinh ra trong các lò phản ứng sản xuất lớn làm chậm bằng than chì, làm mát bằng nước, được xây dựng dọc theo sông Columbia ở phía đông bang Washington, được chiết xuất hóa học từ ma trận uranium nhờ điều khiển từ xa, tinh chế và vận chuyển đến phòng thí nghiệm bom ở Los Alamos, New Mexico, để được đưa vào quả bom thả xuống Nagasaki. Phản ứng dây chuyền phân hạch uranium được làm chậm: từ trái sang phải, một neutron đi vào nguyên tử của U-235, làm cho nó phân hạch (tách). Điều này giải phóng năng lượng và hai hoặc nhiều neutron thứ cấp, do đó làm chậm lại các nguyên tử carbon trong than chì và sau đó tiếp tục đi vào các nguyên tử U-235 khác trong một chuỗi phản ứng theo thang lũy thừa.
Chicago hoàn thành khâu thử nghiệm vào giữa năm 1944, sau đó, một hội đồng gồm Fermi và các đồng nghiệp của ông đã có thời gian xem xét tương lai của điện hạt nhân để sản xuất năng lượng. Kết quả là một báo cáo 67 trang tuyệt mật mang tên Prospectus on Nucleonics (Bản cáo bạch về hạt nhân học).(Nucleaonics là một thuật ngữ mới mà ủy ban chọn làm tên cho lĩnh vực mới của công nghệ hạt nhân, tương tự với từ electronics - điện tử học - liên quan đến điện; hạt nhân liên quan đến lõi hạt nhân.) Bản cáo bạch này xem xét lịch sử trước và trong thời chiến của ngành hạt nhân học - những khám phá vật lý ban đầu và Dự án Manhattan - rồi chuyển sang