In een typische kernreactor die met uranium-235 wordt gevoed, levert de aanwezigheid van 135Xe als splijtingsproduct problemen op voor ontwerpers en exploitanten, vanwege de grote neutronendoorsnede voor absorptie. Omdat de absorptie van neutronen een nadelige invloed kan hebben op het vermogen van een kernreactor om zijn vermogen op te voeren, zijn reactoren ontworpen om dit effect te verzachten; de exploitanten zijn opgeleid om op de juiste wijze op deze transiënten te anticiperen en te reageren. Tijdens de Tweede Wereldoorlog vermoedde Enrico Fermi het effect van Xe-135, en hij volgde het advies van Emilio Segrè op door contact op te nemen met zijn student Chien-Shiung Wu. Wu’s spoedig te publiceren artikel over Xe-135 bevestigde volledig Fermi’s vermoeden dat het neutronen absorbeerde en de B-reactor ontregelde die in hun project werd gebruikt.

Tijdens perioden van stabiele werking bij een constant neutronenfluxniveau, bouwt de 135Xe-concentratie zich in ongeveer 40 tot 50 uur op tot zijn evenwichtswaarde voor dat reactorvermogen. Wanneer het reactorvermogen wordt verhoogd, daalt de 135Xe-concentratie aanvankelijk omdat de opbranding bij het nieuwe hogere vermogen wordt verhoogd. Omdat 95% van de 135Xe-productie afkomstig is van het verval van jodium-135, dat een halfwaardetijd van 6,57 uur heeft, blijft de productie van 135Xe constant; op dat moment bereikt de 135Xe-concentratie een minimum. De concentratie stijgt dan tot het nieuwe evenwichtsniveau (beter gezegd: steady state-niveau) voor het nieuwe vermogensniveau in ruwweg 40 tot 50 uur. Gedurende de eerste 4 tot 6 uur na de vermogenswijziging zijn de omvang en de snelheid van de concentratieverandering afhankelijk van het aanvankelijke vermogensniveau en van de mate waarin het vermogensniveau verandert; de verandering van de 135Xe-concentratie is groter bij een grotere verandering van het vermogensniveau. Wanneer het reactorvermogen wordt verlaagd, keert het proces om.

Jodium-135 is een splijtingsproduct van uranium met een opbrengst van ongeveer 6% (waarbij ook het jodium-135 is meegerekend dat vrijwel onmiddellijk ontstaat uit het verval van het door splijting geproduceerde tellurium-135). Dit 135I vervalt met een halfwaardetijd van 6,57 uur tot 135Xe. In een werkende kernreactor wordt dus voortdurend 135Xe geproduceerd. 135Xe heeft een zeer grote neutronenabsorptiedoorsnede, dus in de omgeving met hoge neutronenflux van een kernreactor absorbeert het 135Xe al snel een neutron en wordt het bijna-stabiele 136Xe. Na ongeveer 50 uur bereikt de 135Xe-concentratie dus een evenwicht waarbij de creatie door verval van 135I in evenwicht is met de vernietiging door neutronenabsorptie.

Wanneer het reactorvermogen wordt verlaagd of stilgelegd door neutronenabsorberende regelstaven in te brengen, wordt de neutronenflux in de reactor gereduceerd en verschuift het evenwicht aanvankelijk naar een hogere 135Xe-concentratie. De 135Xe-concentratie bereikt een piek ongeveer 11,1 uur nadat het vermogen van de reactor is afgenomen. Aangezien 135Xe een halveringstijd van 9,2 uur heeft, valt de 135Xe-concentratie in 72 uur geleidelijk terug naar een laag niveau.

Het tijdelijk hoge niveau van 135Xe met zijn hoge neutronenabsorptiekruis maakt het moeilijk om de reactor gedurende enkele uren opnieuw op te starten. Het neutronenabsorberende 135Xe werkt als een regelstaaf, waardoor de reactiviteit afneemt. Het onvermogen van een reactor om op te starten als gevolg van de effecten van 135Xe wordt soms “xenon-preferred start-up” genoemd, en men zegt dat de reactor “poisoned out” is. De periode waarin de reactor niet in staat is de gevolgen van 135Xe te boven te komen, wordt de “xenon-dode tijd” genoemd.

Als er voldoende reactiviteitscontrole-instantie beschikbaar is, kan de reactor opnieuw worden opgestart, maar de xenon burn-out-transient moet zorgvuldig worden beheerd. Wanneer de regelstaven worden verwijderd en de kriticiteit wordt bereikt, neemt de neutronenflux vele ordes van grootte toe en begint het 135Xe neutronen te absorberen en te worden getransmuteerd tot 136Xe. De reactor verbrandt het nucleaire gif. Terwijl dit gebeurt, nemen de reactiviteit en de neutronenflux toe en moeten de regelstaven geleidelijk opnieuw worden geplaatst om het verlies van neutronenabsorptie door het 135Xe tegen te gaan. Anders zal de neutronenflux in de reactor blijven toenemen en nog meer xenongif verbranden, op weg naar een kritieke toestand. De tijdconstante voor deze afbrandtransient hangt af van het reactorontwerp, de vermogensgeschiedenis van de reactor gedurende de afgelopen dagen en de nieuwe vermogensinstelling. Bij een typische stijging van 50% vermogen naar 100% vermogen daalt de 135Xe-concentratie gedurende ongeveer 3 uur.

Het niet goed anticiperen op en beheersen van xenonvergiftiging en het compenseren van de daaropvolgende burn-off was een factor die bijdroeg tot de ramp van Tsjernobyl; tijdens een run-down naar een lager vermogen zorgde een combinatie van bedieningsfouten en xenonvergiftiging ervoor dat het thermisch vermogen van de reactor daalde tot bijna het uitschakelniveau. De daaruit voortvloeiende pogingen van de bemanning om het vermogen te herstellen, waaronder de handmatige terugtrekking van regelstaven die niet onder de geautomatiseerde controle van de SKALA-computer vielen, brachten de reactor in een uiterst onveilige configuratie. Een mislukte SCRAM-procedure, die ertoe leidde dat de regelstaven werden vastgezet op een niveau dat de reactiviteit in feite verhoogde, veroorzaakte een thermische transiënt en een stoomexplosie die de reactor uit elkaar scheurde.

Reactoren die gebruikmaken van continue opwerking, zoals veel reactorontwerpen met gesmolten zout, zouden 135Xe uit de splijtstof kunnen halen en deze effecten kunnen vermijden. Reactoren met vloeibare brandstof kunnen geen xenonhomogeniteit ontwikkelen omdat de splijtstof zich vrij kan mengen. Bovendien heeft het experiment met de gesmolten-zoutreactor aangetoond dat xenon en krypton uit de splijtstofzouten kunnen worden gehaald door de vloeibare splijtstof tijdens de recirculatie als druppeltjes door een gasruimte te sproeien. Het onttrekken van xenon-135 aan neutronenblootstelling leidt er echter ook toe dat de reactor meer van het langlevende splijtingsproduct cesium-135 produceert.