(1). היתוך (מיזוג) גרעיני (Nuclear fusion)- גרעיני אטומים קלים מתמזגים לגרעין כבד יותר . זהו התהליך המתרחש בשמש ובכוכבים אחרים שם מתמזגים בעיקר גרעיני מימן להליום; זהו גם התהליך המתרחש בפצצת מימן. בתהליך ההיתוך המסה של הגרעין הכבד קטנה יותר מסכום המסות של הגרעינים הקלים, ההפרש הופך לאנרגיה בכמות עצומה.
צרפת עומדת לבנות כור היתוך גרעיני ראשון בשם איטר (Iter) הצפוי להיפתח ב 2015.
(2).ביקוע גרעיני (Nuclear fission)- גרעין אטום של יסוד מסוים מתפרק לגרעינים של יסודות קלים יותר תוך כדי פליטה של נויטרונים ואנרגיה רבה. ביקוע גרעיני מתרחש בטבע באופן רגיל ביסודות רדיו-אקטיביים. תופעה זו נרתמה לטובת האנשות בתחנות כוח גרעיניות ולצערנו הרב גם בפצצות אטום.
גרעין האטום משמש כבר כיום כדלק במקרים רבים והאנרגיה מיוצרת בתחנות כוח גרעיניות. בתחנות כוח גרעיניים (כור גרעיני) משתמשים בחומרים רדיו-אקטיביים כדלק (בעיקר אורניום ופלוטוניום). בעולם קיימים כיום מעל ל 400 תחנות כוח גרעיניות וע"פ אומדן הן מייצרות כ 15% מסך תצרוכת החשמל העולמית. אחת מהמובילות בשימוש באנרגיה גרעינית היא צרפת, 70% מתצרוכת החשמל שלה היא גרעינית.