核燃料棒的包殼中有一種叫鋯的金屬元素。因為金屬鋯對熱中子的吸收率低，且金屬材料能有效防止反應堆放射性裂變產物向外逸出，所以將其作為核燃料包殼和結構材料。用核燃料發電，每100萬千瓦的發電能力，一年就要消耗掉20到25噸金屬鋯。
反應堆喪失冷卻事故的后期階段，核燃料棒束未被冷卻液浸沒而處于裸露狀態，堆芯溫度升高，鋯在高溫下，會與水蒸汽發生鋯水反應，將水分解為氫和氧，于是產生了大量的氫氣，同時伴隨著放熱。但反應堆都會設計和安裝排氫系統，以避免爆炸的產生。
地震和海嘯后，日本福島核電站核反應堆的排氫系統已經沒有電力供應或已經在地震中損毀，所以沒有正常工作，于是最終引發了氫氣爆炸。但也有可能部分氫氣來自核電站汽輪機氫冷系統(大型電機空冷或水冷都不能滿足需求，只能用氫冷)的泄露。不過那些氫氣的量較少，且遠離核反應堆。
