Siklus bahan bakar nuklir
Selama reaksi nuklir di dalam reaktor, isotop fisil dalam bahan bakar nuklir dikonsumsi, menghasilkan lebih dan lebih , terutama yang dikategorikan sebagai limbah radioaktif. Pembentukan produk-produk fisi dan konsumsi isotop-isotop fisil pada akhirnya akan menghentikan reaksi nuklir sehingga menyebabkan bahan bakar menjadi bahan bakar bekas. ketik sejumlah 3% bahan bakar LEU diperkaya digunakan, secara khusus mengandung kira-kira 1% U-235, 95% U-238, 1% plutonium dan 3% produk-produk fisi lainnya. Bahan bakar bekas dan limbah radioaktif tingkat tinggi lainnya sangat berbahaya, meskipun reaksi nuklir menghasilkan volume limbah yang relatif kecil dibandingkan dengan pembangkit listrik lainnya dikarenakan densitas energi yang besar dari bahan bakar nuklir. Pengelolaan keselamatan produk-produk samping energi nuklir tersebut, termasuk penyimpanan dan pembuangannya, merupakan persoalan sulit bagi negara yang menggunakan energi nuklir.
Nukleosintesis bintang
Nukleosintesis bintang adalah teori yang menjelaskan pembuatan unsur-unsur kimia lewat reaksi fusi nuklir di antara atom di dalam bintang. Nukleosintesis bintang telah berlangsung semenjak terbuatnya hidrogen, helium, dan litium selama Ledakan Dahsyat. Teori ini menjelaskan mengapa unsur-unsur tertentu dan isotop-isotop tertentu dari unsur-unsur tersebut lebih berlimpah daripada yang lain. Teori ini awalnya dicetuskan oleh Fred Hoyle pada tahun 1946, yang kemudian mengembangkannya lagi pada tahun 1954.