Ядерна реакція - це процес взаємодії атомного ядра з іншим ядром чи елементарною частинкою, що супроводжується зміною складу і структури ядра та виділенням вторинних частинок чи γ - випромінювання. Ядро являє собою щільне утворення, і коли в нього влучає частинка, то вона не взаємодіє з якимось одним нуклоном. Проникаючи в ядро, частинка «застряє» у ньому, причому її енергія передається не одному, а багатьом нуклонам. Захоплення ядром частинки, яка влучила в нього, приводить до утворення проміжного, так званого складеного ядра. У цьому полягає перший етап ядерної реакції.

Другий етап ядерної реакції — перетворення складеного ядра — відбувається незалежно від захоплення падаючої частинки.

Перша ядерна реакція була проведена Е. Резерфордом в 1919 році в дослідах по виявленню протонів в продуктах розпаду ядер. Резерфорд бомбардував атоми азоту α-частинками.

Енергетичним виходом ядерної реакції називається різниця енергії спокою частинок до реакції та після реакції. Енергетичний вихід ядерних реакцій можна визначити двома способами:

1) за дефектом мас ядерної реакції;

2) за різницею сумарної енергії зв'язку ядер, що утворюються, й вихідних ядер.

Одиницею енергії є 1 Дж, але це завелика одиниця для запису значень енергії, характерних для елементарних ядерних процесів. Для цього застосовують 1еВ = 1,6 ∙ 10⁻¹⁹Дж.

Ланцюгові ядерні реакції. Поділ атомних ядер - це особливий вид ядерних реакцій, коли ядро важкого елемента ділиться на дві частини, одночасно випромінюючи два-три нейтрони, γ - випромінювання і значну кількість енергії. Поділ ядер Урану відкрили в 1938р. німецькі вчені Отто Ган і Фріц Штрассман. Але правильне тлумачення цього факту, саме як поділу ядра Урану, що захопило нейтрон, у 1939 р. дали фізики - англієць Отто Фріш і австрійка Ліза Мейтнер.

Ланцюгові ядерні реакції - це ядерні реакції, під час яких частинки, що їх спричинюють, утворюються як продукти цих реакцій.

Ланцюгові ядерні реакції починаються з процесу потрапляння окремого вільного нейтрона в ядро атома урану-235. Ядро розпадається на два менших і вивільняє декілька нейтронів, які рухаються з великою швидкістю. Далі вони повинні бути вповільнені для того, щоб викликати розщеплення інших ядер. Для того, щоб ланцюгова реакція розвивалася, необхідно підтримувати незмінним потік нейтронів і створювати умови, щоб вони проникали в ядра Урану. З цією метою потрібно розміщати певну масу урану, достатню для реакції, в обмеженому просторі. Мінімальна маса, за якої ланцюгова реакція відбуватиметься самочинно, називається критичною масою.