I en typisk kärnreaktor som drivs med uran-235 ställer förekomsten av 135Xe som fissionsprodukt konstruktörer och operatörer inför problem på grund av dess stora neutronernas tvärsnitt för absorption. Eftersom absorberande neutroner kan inverka negativt på en kärnreaktors förmåga att öka effekten är reaktorer konstruerade för att mildra denna effekt; operatörerna är utbildade för att korrekt förutse och reagera på dessa övergångar. Under andra världskriget misstänkte Enrico Fermi faktiskt effekten av Xe-135 och följde Emilio Segrè råd och kontaktade hans elev Chien-Shiung Wu. Wus snart publicerade artikel om Xe-135 verifierade fullständigt Fermis gissning att det absorberade neutroner och störde den B-reaktor som användes i deras projekt.

Under perioder av stationär drift vid en konstant neutronflödesnivå byggs 135Xe-koncentrationen upp till sitt jämviktsvärde för den reaktoreffekten på cirka 40 till 50 timmar. När reaktoreffekten ökas minskar 135Xe-koncentrationen till en början eftersom förbränningen ökar vid den nya högre effektnivån. Eftersom 95 % av 135Xe-produktionen härrör från sönderfall av jod-135, som har en halveringstid på 6,57 timmar, förblir produktionen av 135Xe konstant; vid denna tidpunkt når 135Xe-koncentrationen ett minimum. Koncentrationen ökar sedan till den nya jämviktsnivån (eller rättare sagt till den stabila nivån) för den nya effektnivån inom cirka 40-50 timmar. Under de första 4-6 timmarna efter effektförändringen är koncentrationens storlek och förändringshastighet beroende av den ursprungliga effektnivån och storleken på förändringen av effektnivån; förändringen av 135Xe-koncentrationen är större vid en större förändring av effektnivån. När reaktoreffekten minskar är processen omvänd.

Jod-135 är en klyvningsprodukt av uran med en avkastning på cirka 6 % (räkna även med det jod-135 som produceras nästan omedelbart från sönderfall av klyvningsframkallat tellur-135). Detta 135I sönderfaller med en halveringstid på 6,57 timmar till 135Xe. I en fungerande kärnreaktor produceras alltså kontinuerligt 135Xe. 135Xe har ett mycket stort neutronabsorberande tvärsnitt, så i den höga neutronflödesmiljön i en kärnreaktorkärna absorberar 135Xe snart en neutron och blir nästan stabilt 136Xe. På så sätt når 135Xe-koncentrationen inom cirka 50 timmar en jämvikt där dess skapande genom 135I-sönderfall balanseras av dess förstörelse genom neutronabsorption.

När reaktoreffekten minskas eller stängs av genom att neutronabsorberande kontrollstavar sätts in, minskas reaktorns neutronflöde och jämvikten förskjuts initialt mot en högre 135Xe-koncentration. 135Xe-koncentrationen är som högst cirka 11,1 timmar efter det att reaktoreffekten minskats. Eftersom 135Xe har en halveringstid på 9,2 timmar avtar 135Xe-koncentrationen gradvis tillbaka till låga nivåer under 72 timmar.

Den tillfälligt höga nivån av 135Xe med dess höga neutronabsorberande tvärsnitt gör det svårt att starta om reaktorn under flera timmar. Den neutronabsorberande 135Xe fungerar som en kontrollstav och minskar reaktiviteten. Om en reaktor inte kan startas på grund av effekterna av 135Xe kallas det ibland för xenonförhindrad start, och reaktorn sägs vara ”förgiftad”. Den tidsperiod under vilken reaktorn inte kan övervinna effekterna av 135Xe kallas ”xenondödtid”.

Om tillräckliga reaktivitetskontrollbefogenheter finns tillgängliga kan reaktorn startas på nytt, men xenonutbränningsövergången måste hanteras noggrant. När styrstavarna dras ut och kriticitet uppnås ökar neutronflödet många storleksordningar och 135Xe börjar absorbera neutroner och transmuteras till 136Xe. Reaktorn bränner bort det nukleära giftet. När detta sker ökar reaktiviteten och neutronflödet, och kontrollstängerna måste gradvis sättas in igen för att motverka förlusten av 135Xe:s neutronabsorption. Annars kommer reaktorns neutronflöde att fortsätta att öka och bränna bort ännu mer xenongift, vilket leder till kritisk drift. Tidskonstanten för denna avbränningsövergång beror på reaktorns konstruktion, reaktorns effektnivåhistorik under de senaste dagarna och den nya effektinställningen. För ett typiskt steg från 50 % effekt till 100 % effekt sjunker 135Xe-koncentrationen under cirka 3 timmar.

Underlåtenhet att förutse och hantera xenonförgiftning och kompensera för den efterföljande avbränningen på rätt sätt var en bidragande faktor till Tjernobyl-katastrofen; under en nedtrappning till lägre effekt orsakade en kombination av operatörsfel och xenonförgiftning att reaktorns termiska effekt sjönk till nivåer som närmade sig avstängning. Besättningens ansträngningar för att återställa strömmen, inklusive det manuella uttagandet av styrstavar som inte var under SKALA-datorns automatiska kontroll, gjorde att reaktorn hamnade i en mycket osäker konfiguration. Ett misslyckat SCRAM-förfarande, som resulterade i att kontrollstängerna fastnade på en nivå som faktiskt ökade reaktiviteten, orsakade en termisk transient och en ångexplosion som slet sönder reaktorn.

Reaktorer som använder sig av kontinuerlig upparbetning, som många av reaktorkonstruktionerna för smältsaltreaktorer, skulle kunna extrahera 135Xe från bränslet och undvika dessa effekter. Reaktorer med flytande bränsle kan inte utveckla xenoninhomogenitet eftersom bränslet kan blanda sig fritt. Experimentet med smältsaltreaktorer visade också att om det flytande bränslet sprutas som droppar genom ett gasutrymme under recirkulationen kan xenon och krypton lämna bränslesalterna. Om xenon-135 avlägsnas från neutronexponering leder det emellertid också till att reaktorn producerar mer av den långlivade klyvningsprodukten cesium-135.