Ydinsynteesi
Ydinsynteesi eli nukleosynteesi on tapahtuma, jossa uusi atomiydin muodostuu olemassa olevista vapaista nukleoneista eli protoneista ja neutroneista. Ensimmäiset nukleonit syntyivät alkuräjähdyksessä gluonien avulla, kun maailmankaikkeuden lämpötila oli laskenut alle kymmenen miljoonan celsiusasteen lämpötilaan. Suurin osa nukleosynteeseistä tapahtuu tähdissä, jotka ovat tuottaneet ja tuottavat edelleen kaikki heliumia raskaammat alkuaineet.
Fissio
Ydinvoimaloiden sähköntuotanto perustuu tällaisesta ketjureaktiosta saadun lämpöenergian hyväksikäyttöön hallituissa olosuhteissa. Jos ketjureaktio pääsee jostain syystä kiihtymään liiaksi, lämmöntuotanto kasvaa hyvin nopeasti. Tehon hallitsematon nousu on kaupallisessa energiantuotannossa käytetyissä kevytvesireaktoreissa estetty perustavanlaatuisilla luonnollisilla takaisinkytkennöillä siten, että lämpötilan nousu hidastaa välittömästi ketjureaktiota ja teho pienenee. Reaktorin jäähdytyksen menettäminen kuitenkin saattaa pahimmillaan aiheuttaa ydinvoimalan reaktorisydämen sulamisen, eli ns. sydämen sulamisonnettomuus. Syynä tähän on jälkilämpö, jota fissioissa syntyneiden kevyempien ytimien beetahajoaminen ja gammasäteily tuottavat ketjureaktion sammuttamisen jälkeen merkittäviä määriä 1–2 vuorokauden ajan. Jäähdytysvesikierron estyminen voi tällöin aiheuttaa sydämen ylikuumenemisen ja vaurioitumisen. Jäähdytysveden saatavuuden turvaaminen kaikissa olosuhteissa onkin yksi nykyaikaisten tehoreaktorien pääsuunnitteluperusteista.