核聚变需要克服或穿过带电核之间的势垒，原子核由质子和中子等核子构成，核裂变可以把重核分成较轻的核碎片

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。

冷却剂负责带走反应堆中产生的热量。核反应堆并不都使用相同类型的慢化剂。放射性衰变是某些不稳定核自发转变的过程。单个放射性原子的衰变时刻具有随机性。大量原子的衰变数量遵循稳定的统计规律。半衰期表示未衰变原子核数减半所需时间。经过一个半衰期并非所有原子都已衰变。阿尔法衰变通常放出由两个质子和两个中子组成的粒子。

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。