與核裂變能相關的還有核反應堆的“剩餘發熱”問題——這也是造成最近日本福島第一核電站發生事故的主要原因之一。當反應堆在自動或者操作員控制下停止工作時，反應堆並沒有完全停止下來，就像百米賽跑一樣，選手跑到終點之後需要有一個緩衝，只是反應堆的這個“緩衝”需要更長的時間。在反應堆中，當裂變反應停止時，由於還存在著大量的放射性裂變產物，這些裂變產物在進行衰變時會放出衰變熱（雖然裂變釋能已經停止），其總的熱量規模可以達到反應堆滿功率運行時的3%左右。
為了防止“剩餘發熱”的危害，反應堆做了很多可靠的設計，利用冷卻水系統源源不斷地給反應堆“降溫”。而為了保證冷卻水系統設備的正常供電，除在正常供應核電廠的外部交流電之外，還有多台後備柴油發電機以及蓄電池，可以保證在喪失外電的情況下，保證冷卻水的供應。
現有反應堆設計所採用的“多道屏障”原則是指，以中國目前最主要的壓水堆核電廠為例（日本福島沸水堆也類似），第一層為燃料元件包殼，目的是為了防止裂變產物進入冷卻劑系統。第二層屏蔽是將反應堆冷卻劑系統全部包容在內的一回路壓力邊界，將帶有放射性的冷卻水等密封起來。第三層為厚鋼筋混凝土結構的安全殼，將反應堆、冷卻劑系統的主要設備等包容在內。當嚴重事故發生時，第三層屏障也能阻止可能從一回路系統外逸的裂變產物洩漏到外部環境中去，同時也保證了重要的設備不受像飛機墜落等外來破壞對設備的影響。
與此同時，核電廠在設計之初，也會考慮可能發生的自然災害，比如說地震、台風、潮汐、海嘯等。以預防地震為例，在設計時，核電廠主體結構要坐落在一塊沉積岩上，同時要考慮此地最大可能發生的地震規模再加上富餘量。但像這次日本發生的地震規模大大超過預期，9.0級的規模超過早期福島電站7.9級的抗震規模42倍（地震一級相差30倍）。
日本此次事故發生後，很多人都聯想到了前蘇聯切爾諾貝利事故。事實上，這兩者有著本質的區別。切爾諾貝利事故是由於運行人員違章操作再加上石墨沸水堆型本身的設計缺陷造成的。反應堆瞬發臨界，導致功率劇增，處於完全失控狀態。而日本的反應堆在一開始的時候就把“控制棒”插入堆芯停止了鏈式裂變反應，只是還存在著較大的衰變熱量。另外，切爾諾貝利事故發生的另一個重要原因是沒有加裝安全殼，所以當壓力容器損毀時，核物質全部釋放於外部環境，引發了災難性的後果。而從此之後，所有的反應堆，包括日本的這座，都加裝了安全殼，使再發生這種破壞性事故的概率降到了極小。
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