Nukleosintesis
Nukleosintesis adalah proses penciptaan inti-inti atom baru dari nukleon-nukleon (proton dan neutron) yang sudah ada sebelumnya. Diduga bahwa nukleon-nukleon primordial sendiri terbentuk dari plasma kuark-gluon dari Big Bang (Dentuman Besar) ketika ia mendingin di bawah dua triliun Kelvin. Beberapa menit kemudian, bermula hanya dengan proton dan neutron, terbentuklah inti-inti aton sampai litium dan berilium (kedua-duanya berbilangan massa 7), tetapi hanya berjumlah relatif kecil. Kemudian proses fusi secara esensial berhenti karena suhu dan kerapatan berkurang, karena semesta terus saja mengembang. Proses nukleosintesis primordial pertama ini dapat juga disebut sebagai nukleogenesis.
Fisi nuklir
Reaktor fisi kritis biasanya dibangun untuk 3 tujuan utama, yang dilihat dari hasil panas yang bisa diambil atau neutron yang diproduksi dari reaksi rantai nuklir:Pada dasarnya, semua reaktor fisi dapat digunakan untuk ketiga fungsi di atas. Tapi, karena tiap reaktor memiliki tujuan masing-masing maka biasanya hanya satu tugas utama saja. Reaktor pembangkit listrik biasanya mengubah energi kinetik dari hasil fisi menjadi panas yang nantinya akan digunakan untuk memanaskan fluida kerja dan menjalankan sebuah mesin panas yang nantinya menghasilkan listrik. Fluida kerja ini biasanya adalah air dengan turbin uap, tetapi beberapa desain lainnya menggunakan gas helium. Reaktor-reaktor fisi ini mengeluarkan limbah berupa limbah radioaktif yang sangat sulit dibuang dengan aman, oleh karena itu biasanya limbah ini dibuang di tempat yang tahan radioaktif, misalnya di bawah tanah. Reaktor penelitian memproduksi neutron yang digunakan untuk berbagai macam keperluan, tetapi panas yang dihasilkan fisi diperlakukan sebagai produk buangan yang tidak dapat dihindari. Reaktor peranakan adalah bentuk khusus dari reaktor penelitian, sampel yang menjadi penelitian biasanya adalah bahan bakarnya sendiri, yang merupakan sebuah campuran dari U dan U.
Untuk deskripsi yang lebih jauh mengenai sifat-sifat fisika dan pengoperasian dari reaktor fisi kritis, silahkan lihat fisika reaktor nuklir. Untuk deskripsi mengenai aspek sosial, politik, dan lingkungan, silahkan lihat daya nuklir.