موضوعات اصلي
تبدیلات خودبخودی یا مصنوعی بعضی از هسته های اتمی به هسته دیگر که نتیجه بهم خوردن ترکیب ساختمان هسته یا تغییر در تعداد نوکلئون ها(ذرات هسته‌ای) است واکنش های هسته‌ای نام دارند.
روش های انجام واکنش های هسته‌ای
تجزیه کامل تمامی هسته‌ها زمانی که بوسیله یک ذره یا انرژی فوق العاده زیاد برخورد کند(یا ذره دیگری جذب کنند) معمولا نوترون است. شکست هسته به دو هسته غیر مساوی توأم با انتشار پروتون، نوترون، ذره آلفا، اشعه گاما و واکنش های ترکیب هسته‌ای که تشکیل یک هسته سنگین تر در اثر تجدید ساختمان هسته عناصر سبک تر که همراه با آزاد شدن مقادیر زیاد انرژی است، صورت می گیرد. انرژی حاصل از واکنش های ترکیب یا(هم جوشی) 8 برابر بیشتر از انرژی هسته‌ای واکنش های شکست هسته‌ای است.
راه های مختلف تولید انرژی هسته‌ای
1- شکافت هسته‌ای؛
شکافت هسته‌ای(Nuclear Fission)
فرض می شود نوترون منفردی به یک قطعه ایزوتوپ 235U نفوذ کند در اثر برخورد به هسته اتم 235U، اورانیوم به دو قسمت شکسته می شود، مقادیر زیادی نیز انرژی آزاد می گردد. در حدود(200Mev) اما مسأله مهم تر این که نتیجه شکستن هسته 235U آزادی دو نوترون است که می تواند دو هسته دیگر را شکسته و چهار نوترون را بوجود آورد. این چهار نوترون نیز چهار هسته 235U را می شکند چهار هسته شکسته شده تولید هشت نوترون می کنند که قادر به شکستن همین تعداد هسته اورانیوم می باشند، سپس شکست هسته‌ای و آزاد شدن نوترون ها بصورت زنجیروار به سرعت تکثیر و توسعه می یابد. در هر دوره تعداد نوترون ها دو برابر می شود، در یک لحظه واکنش زنجیری خود بخودی شکست هسته‌ای شروع می گردد. در واکنش های کنترل شده تعداد شکست در واحد زمان و نیز مقدار انرژی به تدریج افزایش یافته و پس از رسیدن به مقداری دلخواه ثابت نگهداشته می شود. فرض کنیم یک ذره(a) به یک هسته ساکن(x) برخورد کند در نتیجه در واکنش های هسته‌ای هسته(y) و ذره(b) تولید می شود که این واکنش را بصورت زیر می نویسم: a + x → b + y مراحل شکست 235U: 1n + 235U → 234U → 144Ba+89Kr + 3 1n. در واکنش اخیر در نتیجه برخورد نوترون حرارتی به 235U آن را به 235U تحریک شده تبدیل می کند. نهایتا اورانیوم تحریک شده نیز بعد از شکافت، به باریم و کریپتون و سه تا نوترون تولید می شود.
مواد قابل شکست(Fissionable Materials)
موادی که وقتی تحت تابش نوترون قرار می گیرند انجام یک واکنش شکست هسته ای را ممکن می سازند چنین خاصیتی در عناصر زیر وجود دارد: 239Pu ، 235U ، 235U ، ایزوتوپ 233U ، 235U بطور مصنوعی در راکتورهای هسته‌ای با تاباندن نوترون به 233Th بوجود می آید.
2- همجوشی هسته‌ای. 
آشکار سازی ذرات عبارت است از فرآیندی که در آن خصوصیاتی مانند جرم، انرژی، بار الکتریکی، مسیر حرکت و ... و در مجموع نوع یک ذره حامل انرژی که در واکنش های هسته‌ای بوجود می آید، توسط دستگاهی(اغلب آشکار ساز) تعیین می شود. فرآیند آشکار سازی متشکل از یک دستگاه آشکار ساز است که بسته به نوع ذره تابشی و آشکار سازی خصیصه‌ای از ذره، نوع دستگاه فرق می کند. سهم عمده در آشکار سازی ذره توسط ماده‌ای متناسب با ذره تابشی در دستگاه آشکار ساز انجام می شود که عبارت است از برهمکنش ذره باردار حامل انرژی با الکترون های مداری ماده آشکار سازی که این برهمکنش توسط مدارهای الکترونیکی آشکار ساز، به یک پالس الکتریکی تبدیل می شود.
ذرات تابشی
واپاشی هسته‌ای یک فرآیند خودبخودی است، یعنی سیستم بطور خود به خودی، از حالتی به حالتی دیگر تغییر می کند. پایستگی انرژی ایجاب می کند که انرژی حالت نهایی پایین تر از حالت اولیه باشد. این اختلاف انرژی به طریقی به خارج سیستم فرستاده می شود. در تمام این موارد، این امر با گسیل ذرات حامل انرژی بدست می آید که این ذرات یک یا ترکیبی از گسیل الکترو مغناطیسی، گسیل بتا و گسیل نوکلئون است که کلا می توان ذرات تابشی را به دو بخش، ذرات تابشی باردار حامل انرژی و ذرات بی بار حامل انرژی، تقسیم بندی کرد.
ذرات تابشی باردار حامل انرژی
روش های کلی آشکار کردن ذرات باردار حامل انرژی
سه روش اساسی برای آشکار کردن ذرات باردار تابشی با استفاده از یونش وجود دارد:
بار الکتریکی ذرات باردار حامل انرژی سهم مهمی در آشکار سازی ذره دارد. وقتی ذره تابشی از کنار اتم ها عبور می کند، به علت باردار بودن، بر الکترون های مداری نیروی الکتریکی وارد می کند. در این برهمکنش انرژی مبادله می شود که باعث کند شدن حرکت ذره تابشی و کنده شدن الکترون ها از مدارشان می شود. این الکترون های جدا شده از مدار اساس بسیاری از روش های آشکار سازی ذرات تابشی و اندازه گیری جرم، بار، انرژی و ... آن ها است. 
یونش را می توان قابل روئیت کرد، بطوری که رد ذرات را بتوان دید و یا عکسبرداری کرد. وقتی که زوج الکترون _ یون دوباره ترکیب می شوند، نور گسیل شده را با یک دستگاه حساس به نور می توان آشکار سازی کرد. با استفاده از یک میدان الکتریکی می‌توان الکترون ها و یون ها را جمع آوری کرد و از این طریق یک علامت الکتریکی تولید کرد. : شبکه رشد