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.
Kriittinen massa
Ydinreaktoreissa ei koskaan synny kappaletta, joka voisi saavuttaa tai ylittää kriittisen massan ja siten aiheuttaa ydinräjähdystä. Ydinpolttoaineen isotooppinen rikastusaste on tavallisesti 2–5 % luokkaa, eikä mikään määrä ydinpolttoainetta voi muodostaa ylikriittistä kappaletta. Reaktoreista puhuttaessa saavutetaan ns. "reaktorin kokonaiskriittisyys" (ei pidä sekoittaa kappaleen kriittisyyteen tai kriittiseen massaan), kun reaktorin kokonaiskriittisyys on arvossa "k"=1. Tämä tarkoittaa, että fissioreaktioissa syntyvien vapaiden neutronien määrä on keskimäärin sama kuin uusien fissioiden aiheuttamiseen kuluvien ja reaktorista karkaavien vapaiden neutronien yhteenlaskettu määrä. Toisin sanoen reaktioiden määrä per aikayksikkö pysyy kutakuinkin samana, ja sitä kautta reaktorin teho pysyy kutakuinkin samana. "Reaktorin ylikriittisyys" tarkoittaa, että kokonaiskriittisyys on yli 1 ja fissioreaktioiden määrä per aikayksikkö kasvaa. Alikriittisessä reaktorissa vastaavasti reaktioiden määrä per aikayksikkö vähenee. "Reaktorin kriittisyyttä" voidaan hetkellisesti nostaa tai alentaa, mutta sitten kokonaiskriittisyys pitää palauttaa arvoon 1. Muussa tapauksessa reaktori voi ylikuumentua ja ydinpolttoaine voi sulaa tai toisaalta ydinketjureaktio voi kokonaan pysähtyä.