Eine Kernschmelze tritt ein, wenn die Brennstäbe des Reaktors nicht mehr ausreichend gekühlt werden. Kühlung ist selbst dann nötig, wenn der Kern durch die Notabschaltung heruntergefahren wurde. Denn selbst dann läuft die Spaltreaktion noch weiter und es entsteht genügend Nachzerfallswärme, um die Brennstäbe, die Hüllen und alles, was sich im Reaktorkern an anderen Installationen befindet, schmelzen zu lassen.
Wenn der Kühlwasserstand im Kern so stark gesunken ist, dass die Brennstäbe freiliegen, beginnt die erste Phase. Die Stäbe erhitzen sich um 20 bis 60 Grad Celsius pro Minute, innerhalb von einer halben Stunde sind 800 Grad überschritten. Bei diesen Temperaturen geben die Hüllrohre aus einer Zirkoniumlegierung nach. Sie blähen sich auf und brechen. Die Zirkulation des Kühlmittels wird durch diese Vorgänge zusätzlich erschwert. Die Temperaturen steigen weiter, bei 1250 Grad reagiert die Zirkoniumlegierung mit dem Wasserdampf aus dem Kühlmittel, Wasserstoff wird freigesetzt und zusätzliche Wärme. Die Explosionsgefahr steigt.
Ab 1425 Grad beginnt die tatsächliche Schmelze. Die Überreste der Kontrollstäbe zerfließen und sammeln sich auf dem Boden des Reaktordruckgefäßes. Weiter oben steigen die Temperaturen, denn die Reaktion zwischen Zirkoniumhüllen und Kühlwasser gewinnt immer mehr an Fahrt. Bei knapp 1900 Grad schmelzen Brennstäbe und Hüllrohre und sammeln sich ebenfalls im unteren Bereich des Druckgefäßes.
Es ist davon auszugehen, dass der Druckbehälter diesen Temperaturen nicht standhält und durchschmilzt. Die gesamte Masse sammelt sich dann allerdings in einer Betonwanne unterhalb. Dort soll sie sich ausbreiten und abkühlen. Das ganze spielt sich immer noch innerhalb des Sicherheitsbehälters aus Beton ab, der den Reaktor umschließt. Bleibt er dicht, bleibt die Strahlung im zerstörten Reaktor.
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