热中子的速度约每秒几千米，动能在几毫电子伏到百电子伏之间，大约与相同温度下理想气体 分子的热运动平均动能相当。核反应中所产 的高能中子，在轻元素组成的减速剂中遇到轻核时发生碰撞，将一部分能量转移给被撞核，中 子本身被反弹，能量减少。被撞核愈轻，中子损失能量愈大。经过几次碰撞，中子的动能就会减小到与热运动能量相当，从而成为热中子。 中子的这种减速过程称为“常温化”。[1]
热中子易为重核吸收产生核裂变，使重核 分裂成中等质量的核，同时放出巨大的能量。 20世纪30年代以来，关于核裂变的研究导致了 原子弹和核电站的出现。
热中子的另一个重要应用是它的非弹性散射。由于热中子的动能与 常温下大多数物质内分子、原子的振动、转动、 扩散等运动能量相近，因此可以通过热中子对物质的散射效应来探测物质内部的微观运动信息。根据中子具有磁矩并对同位素灵敏的特 点，热中子散射可用来测定若干为X射线、红外线、超声波等技术手段无法获取的数据。
60 年代以来，随着核反应堆、粒子加速器等强中子源的出现，热中子散射已发展为比较成熟的边缘学科，在固体物理学、化学、磁学、冶金学等许 多领域获得越来越广泛的应用。
中国自行设计并在1981年初建成的第一座大型原子反应堆， 最大热中子通量达620亿/秒·厘米。这种高通量的原子反应堆可以同时生产多种放射性同位素和超钚元素，还可进行微量元素的活化分 析和单晶硅中子嬗变的技术研究和生产，为建造核电站和进一步发展原子科学提供了一种重要手段。[1]
热中子反应堆，它是用慢化剂把快中子速度降低，使之成为热中子（或称慢中子），再利用热中子来进行链式反应的一种装置。由于热中子更容易引起铀－235等裂变，这样，用少量裂变物质就可获得链式裂变反应。慢化剂是一些含轻元素而又吸收中子少的物质，如重水、铍、石墨、水等。热中子堆一般都是把燃料元件有规则地排列在慢化剂中，组成堆芯。链式反应就是在堆芯中进行的。
快中子能量高于1兆电子伏特、0.1兆电子伏特或者接近1兆电子伏特，有不同的定义。
慢中子能量小于等于一千电子伏特。
超热中子能量在1电子伏特至10电子伏特之间。
高热中子能量约0.2电子伏特。
热中子能量约0.025电子伏特。
冷中子能量约5x10-3电子伏特至 0.025电子伏特。
甚冷中子能量约3x10-7电子伏特至 5x10-3电子伏特。
极冷中子能量小于3x10-7电子伏特。
连续区间中子能量从0.01兆电子伏特至25兆电子伏特。
共振区间中子能量从1电子伏特至0.01兆电子伏特。
低能区间中子能量低于1电子伏特。