原子核由质子和中子等核子构成，太阳内部主要依靠轻核聚变维持能量输出，质量亏损对应束缚系统释放的结合能

核能与原子核结构变化所释放的能量有关。化学反应一般不改变参与原子的原子核组成。核反应中需要同时满足电荷和能量等守恒。核截面表征某类核反应发生概率的有效尺度。核反应截面往往明显依赖入射粒子的能量。魔数对应某些具有较高稳定性的核子数目。液滴模型从集体性质近似描述原子核行为。壳层模型强调核子在量子能级中的排布。超重元素的原子核通常具有较短寿命。

核聚变需要克服或穿过带电核之间的势垒。太阳内部主要依靠轻核聚变维持能量输出。核裂变可以把重核分成较轻的核碎片。某些裂变过程同时放出中子并释放大量能量。链式反应依靠新生中子诱发后续核裂变。临界状态对应链式反应平均能够自持。反应堆控制棒通过吸收中子调节反应过程。慢化剂使部分中子的平均动能降低。

原子核由质子和中子等核子构成。质子带正电而中子在整体上不带电。核力在很短距离内维系许多原子核结构。强相互作用的剩余效应形成核子之间的核力。核结合能表示把原子核拆散所需的能量。质量亏损对应束缚系统释放的结合能。单位核子结合能有助于比较原子核稳定程度。轻核聚变和重核裂变都可能释放能量。