ıp sonra enerji yayabilir fakat bu enerji hidrojene göre çok daha küçüktür. Yapılan işin enerjisi salınırken, enerji öncelikler protonlara potansiel enerji olarak gelmelidir, Sonrasında protonlar birbirini itecek.

For elements that weigh more than iron (a nucleus with 26 protons), the fusion process no longer releases energy. In even heavier nuclei energy is consumed, not released, by combining similar sized nuclei. With such large nuclei, overcoming the electric repulsion (which affects all protons in the nucleus) requires more energy than what is released by the nuclear attraction (which is effective mainly between close neighbors). Conversely, energy could actually be released by breaking apart nuclei heavier than iron.

Kurşundan daha ağır elementler için, electrik kuvveti çok fazla bazıları pozitif parçalar bırakır, genelliklede alfa parçacıkları(alpha particles). Bu ayrılma radyoaktivitenin bağzı davranışlarından biri.

Kurşundan daha ağır elementler için ( bismuth, thorium, uranium, and plutonium hariç) mükemmel derecede hızlı gerçekleşir, ki aslında bunlar bozunumlarlarla(çürüme) ile daha kolay birşekilde yapılabilir . Genelde daha ağır olan çekirdek daha kolay bozunuma uğrar.

Demirin çekirdeği( demir-56), ve bundan dolayı en kolay enerji kaynağı ondan mümkün olduğunca uzak olan elementlerdir. En hafif olanlar birleştrilebilir—hidrojenin çekirdeği (protonlar)—helyum oluşturmak için, aki bu Güneşin nasıl enerji ürettiğidir. Başka şekilde ağır olanlar hafife doğru parçalanabilir—uranium veya plutoniumun çekirdeği—daha küçük parçalara, işte bu da nükleer reaktörlerin yaptığı iş.

C (karbon 12)nin nükleer bağını oluşturan çekirdeği örnekleyen bir resim ,6 proton ve 6 nötron içermelidir. Protonlar pozitif yüklü ve birbirini iterler fakar nükleer kuvvet bu kuvveti yener ve birbirine yapışır. Nükleer kuvvet kısa mesafeli bir kuvvettir ve uzak mesafelerde işe yaramaz, ve dolayısıyla çekirdeğin dışına hiçbir etkişi yoktur. Nükleer kuvvetler proton ve nötronları bir arada tutar.

The energy of the nucleus is negative with regard to the energy of the particles pulled apart to infinite distance (just like the gravitational energy of planets of the solar system), because energy must be utilized to split a nucleus into its individual protons and neutrons. Mass spectrometers have measured the masses of nuclei, which are always less than the sum of the masses of protons and neutrons that form them, and the difference—by the formula "E" = "m" "c"—gives the binding energy of the nucleus.

Helyumun birleşim enerjisi güneşin yakıt kaynağıdır birçok yıldızın olduğu gibi. Güneşin yüzde 74 ü hidrojendir kütlesel olarak). Bu enerji 4 tane proton yani hidrojen çekirdeğinin birleşmesiyle oluşur, bu olayda 2 tane proton 2 nötrona dönüşür.

Bu dönüşüm nükleer kuvvetin(zayıf kuvvet) bir sonucudur. zayıf kuvvet güçlü kuvvet gibi kısa mesafelerde geçerli fakar uzun mesafelerde başarısız kalır. Zayıf kuvvet proton ve nötronları daha kararlı yapmaya çalışır.40 parçacıktan daha az sayıda parçacıktan oluşan çekirdekler için, bu sayılar genelde eşittir. Proton ve nötronlar genelde çok yakın görünür ve nükleon olarak adlandırılırlar. Atom numarası 209 a yükseldikçe nötronların sayısı sabit kalır fakat protonların sayısı artar bu olay devap eder taki nötron ile proton arasındaki oran 2 ve 3 olana kadar.

Protonlar sadece ve sadece yeterli bir enerji( hız)ye sahip olduğunda bir araya gelir. Bu da füzyon sadece yüksek sıcaklıklarda our demektir. Hidrojeni diğer bir hidrojenle bir arada tutmak için gereken koşullar ancak Güneş te var ki bu da orada füzyon olduğunu söylememizdeki şüpheyi tamamen ortadan kaldırır.

Dünyanın okyanusları füzyon yapacak kadar hidrojen içerirler ve burada oluşacak olan araürün doğaya zarar vermez ,ve bazıları nükleer enerjinin insanlar için iyi bir kaynak olacağını düşünüyor. Bu konu üstündeki deneyler sadece bir kısımda başarılı oldular. Yeterince hidrojen iyonize edilemedi. Bir teknik yüksek manyetik alan kullanarak yapılıyor çünkü yüklü parçacıklar bu şekilde yönlendirilebilir.Füzyon deneyleri aynı zamanda ağır hidrojende de başarı göstermiş olması güveni arttırıyor. Fakat bu tekniklerle bile yeteri derecede bir başarı sağlanamadı.

Kütle eksiği çekirdeğin kütlesi ile çekirdeğin oluştuğu maddelerin kütlesinin arasındaki farktır.Kütle eksiği üç etken göze alınarak hesaplanır. Bunlar, çekirdeğin asıl kütlesi,çekirdeği yapısı(proton ve nötronun) ve proton ve nötronun kütlesi. Sonrası eksik kütleyi enerjiye çevirerek devam eder. Ve buna nükller bağ enerjisi denir, fakat bu bir mol atom başına düşen enerji veya bir mol nükleon başına düşen enerji olarak ifade edilmelidir.

Nükleer enerji parçalanarak(fizyon(bölünme) açığa çıkar veya birleşme(füzyon) ile.Bu nükleer enerji kütle enerji eşitliği ile formule edilir.

Δ"E" = Δ"m" "c"

Burada 

Δ"E" = kaybolan enerji

Δ"m" =kütle eksiği,

ve c ışık hızı( vakum içinde)

Nükleer enerji ilk olarak fıransız fizikçi Henri Becquerel tarafından 1896 da keşvedilmiştir, 

Nükleer kimya simya gibi kullanılabilir örneğin kurşunu altına çevirmek gibi fakat bu çok fazla adımda yapılabilir.Radyoaktif bir çekirdek oluşurken ışıma yapar bunlar alfa ışıması, beta ışıması veya gamma ışıması yapar .Nikel-62, her hangibir isotopun en yüksek nükleer bağ enerjisini içerir.Eğer ortalama bir düşük nükleer bağ enerjisi olan bir atomdaha yüksek bağ enerjisi olan iki atoma dönüştürülürse, enerji kaybeder. Aynı zamanda eğer iki tane yüksek enerji bağı bulunan iki atom daha yüksek bir enerji bağına sahip bir atoma dönüştürülürse yine enerji kaybedilir. Çizelge hidrojenin füzyonunda enerjinin kaybedildiğini gösterir bu durum uranyumun bölünmesinde de görülür. Kararlılık izotoplar arasında değişim gösterir :izotop U-235 , U-238 dan daha kararlıdır.

Nükleer enerji 3 tane egzotermik işlem sonrasında dışarı çıkar:

Atomun birleşme enerjisi çekirdenkinden farklıdır.İzotopların açıkta kalan enerjisi her zaman için nötr atomun izotopuna göre listelenir  , ve genelde MeV cinsinden. Sonuç olarak, listelenen kütle açıkları kararlılık için ve izole edilen bir çekirdeğin birleşme enerjisi için bir ölçü değildir. Bunun çok pratiksel sebepleri vardırçünkü ağır elementleri iyonize etmek çok zordur, başka bir deyişle tüm elektronlarını yok etmek.

Bu uygulama başka sebepler için de uygundur: Kararsız bir çekirdeğin tüm elektronlarını koparmak çekirdeğin yaşam zamanını değiştirir ki bu da çekirdeğin bağımsız bir parça imiş gibi davranılamayacağını gösterir. Bu zaten elektron kapmasından da bellidir.Teorik olarak, ağır atomların modellerinde ,electron kısmen çekirdeğin içinde döner 

Nükleer çürümenin bir çekirdekte yaşanması ona verilen özelliklerin değişmesi demektir.Fizikte  kütle açığı olayı  birleşme enerjisinin ölçüsü olarak nötr atomun kütle açığı demektir (sadece çekirdek değil) ve atomun kararlılığı üzerine bir ölçüdür. 

Peryodik tablo elementleri, hidrojenden sodyum da kadar, atomik kütle artışıyla birlikte birleşme enerjisi de artar. Bu artış çekirdekteki her nükleonun kuvvetini arttırarak gerçekleşi, her nükleon diğer bir nükleon tarafından etkilendiği için,daha sıkı bir bağ oluşur çekirdeğin genelinde.

Artan birleşme enerjinin olduğu bölgeyi göreceli bir kararsızlık takip eder magnezyumdan xenona doğru. Bu bölgede, çekirdek nükleer kuvvetlerin artık daha etkileyemeyeceği kadar genişlemiş olur . Aktif nükleer kuvvetler burada ,atomik kütle yüklelirken, elektromanyetik kuvvetler tarafından dengelenmiştir.

Son olarak,xenon dan daha ağır elementler için, atomik kütle artarken birleşme enerjisinde bir azalma görülür. Nükller bölgede , elekromanyetik kuvvetler nükleer kuvvetleri geçmeye başlar.

Birleşim enerjisinin tepesinde , nikel-62 en sıkı bağlanmış çekirdektir sıra demir-58 ve demir-56 ile devam eder. Bu demir ve nikelin neden gezegensel bölgelerde yaygın bulunmasının temel sebebidir, Bu elementler süpernovadan kalıntılardır. Nötronlar yıldızların içinde protona dönüşüp daha fazla enerji salmaya serbest olduğundan dolayı, if the result is a stable nucleus with a larger fraction of protons.Fakat, bu nükleon başına düşen birleşim enerjisi değildir,bu hangi eleentin üretüldiğini control eder. Aslında,  Ni dan Fe aışılparçalanmanın aşırı sıcak bir yıldızın içinde mümkün olduğu da iddia edilmişti Sonuç olarak yıldızın içindeki sıcaklık ve basınç dengesi ile tüm madde  56Fe e dönüştürülmüştür.(fakat, en yüksek sıcaklıklarda en düşük enerji seviyesinde olmak zorunda değil) Tabi bu maximum enerji ortamın durumuna uygun olmalıdır,diyelimki  K=298 ve bir atm basıçnötrFe atomu için—Fakar,bu durumda çekirdek en kararlı ve az enerji seviyesine döner.

Genelde demir-56 nın nikele göre daha yaygın olduğu görüşü kabul görür, Çünkü kararlı nikel-56 14 helyum çekirdeğinin süpernova içinde birleşmesiyle oluşur ,burada demire çürümek için zaman bulamaz yıldızlar arası boşluğa salınmadan önceb.Fakat,nikel-56sonra dan kobalt-56 ya çürür birkaç hafta içinde, sonra bu radyoizotopson olarak demir-56 ya çürür 77.3 gün içinde. bu şekilde oluşan bir radioaktif ışık ikinci tip süpernovadan sonra tespit edilmistir , örneğin SN 1987A. Bir yıldızın içinde, alfa birleşim işlemi ile nikel 62 oluşturmanın iyi bir yöntemi yoktur.

En yüksek birleşim enerisinin ortalama bir çekirdekte bulunması gerçeğifarklı karakterde olan kuvvetlerin yarattığı bir sonuçtur. Etkin nükleer kuvvet (strong nuclear force),ki bu proton ve electronları birbirine bağlayan kuvvettir,patlama ile alçalan bir kuvvet sınıfı oluşturur .Fakar iten elektromanyetik kuvvet, mesafe arttıkça düşer. Dört tane diametreden büyük olan çekirdekler daha az sıkı bağlı olurlarfakat çoğu kararlı yapıdadır.  Son olarak, 209 dan daha fazla nükleon içeren çekirlekler kararlı olmak için çok büyük olurlar ve çekirdek çürümeye başlar.

Nükleer füzyon en hafif elementleri daha sıkı bağlanan elementlere dönüştürür(örneğin: hidrojen in helyum a çevirmek), ve nükleer fizyon en ağır elementleri daha sıkı bağlı elementlere çevirme işidir(örneğin: uranyumu ve plotunyumu baryum ve Kryptona çev