Η σχάση και η σύντηξη είναι διαφορετικοί τύποι πυρηνικών αντιδράσεων στις οποίες απελευθερώνεται ενέργεια από τους δεσμούς υψηλής ισχύος μεταξύ των σωματιδίων στον ατομικό πυρήνα. Ο ατομικός πυρήνας είναι πιο σταθερός όταν οι ενέργειες σύνδεσης μεταξύ των σωματιδίων είναι ισχυρότερες. Αυτό συμβαίνει με το σίδηρο και το νικέλιο. Για ελαφρύτερους ατομικούς πυρήνες, η ενέργεια μπορεί να εξαχθεί συνδυάζοντας αυτούς τους πυρήνες μαζί, μια διαδικασία γνωστή ως πυρηνική σύντηξη. Για πυρήνες βαρύτερους από εκείνους του σιδήρου ή του νικελίου, η ενέργεια μπορεί να εξαχθεί με διαχωρισμό τους σε μια διαδικασία που ονομάζεται πυρηνική σχάση.
Επειδή η δεσμευτική δύναμη στον ατομικό πυρήνα περιέχει τεράστια ενέργεια, οι πυρηνικές αντιδράσεις μπορούν να παρέχουν τόνους ισχύος, κατ’ αρχήν. Ωστόσο, οι πρακτικές εκτιμήσεις κάνουν την εκμετάλλευση της πυρηνικής ενέργειας πιο δύσκολη από κάτι τόσο απλό όπως το άναμμα πυρκαγιάς. Για τη σχάση, πρέπει να χρησιμοποιείται πρώτη ύλη υψηλής καθαρότητας, συνήθως ισότοπα ουρανίου ή πλουτωνίου. Τα ισότοπα ευνοούνται επειδή η αστάθειά τους καθιστά ευκολότερο να διασπαστούν. Ο καθαρισμός αυτών των ισοτόπων είναι εξαιρετικά δαπανηρός και απαιτεί φυγόκεντρες πολλών εκατομμυρίων δολαρίων.
Στη σύντηξη, πρέπει να επιτευχθεί ένα εξαιρετικά υψηλό κατώφλι ενέργειας για να συνδυαστούν οι ατομικοί πυρήνες και η απαιτούμενη θερμοκρασία είναι σε εκατομμύρια βαθμούς. Στη φύση, το μόνο μέρος όπου συμβαίνει αυτό είναι στον πυρήνα ενός αστεριού. Το υπερθερμασμένο πλάσμα και η εστίαση της ισχύος λέιζερ είναι δύο μέθοδοι για την επίτευξη αυτού του κατωφλίου ενέργειας. Επειδή η ύλη που χρησιμεύει ως μέσο σύντηξης πρέπει να είναι τόσο καυτή, πρέπει να απομονωθεί από την περιβάλλουσα ύλη χρησιμοποιώντας ισχυρά μαγνητικά πεδία ή αδρανειακό περιορισμό, που είναι η αρχή πίσω από τον αντιδραστήρα Tokamak. Ωστόσο, η σύντηξη απαιτεί τόση πολλή ενέργεια που κανείς δεν έχει ακόμη κατασκευάσει έναν αντιδραστήρα που παράγει περισσότερα από όσα καταναλώνει.
Τα μειονεκτήματα της ισχύος σχάσης περιλαμβάνουν τόσο τα ραδιενεργά υποπροϊόντα όσο και τη συσχέτισή τους με πυρηνικά όπλα και τήξη. Την τελευταία περίπου δεκαετία, οι πυρηνικοί φυσικοί έχουν αναπτύξει ασφαλέστερους τρόπους κατασκευής αντιδραστήρων, συμπεριλαμβανομένων μεθόδων για την ανακύκλωση των ραδιενεργών υποπροϊόντων. Αυτές οι πρόοδοι έχουν κάνει την κυβέρνηση των ΗΠΑ να αρχίσει και πάλι να υποστηρίζει την κατασκευή πυρηνικών αντιδραστήρων.