Ydinreaktio on prosessi, joka tapahtuu, kun atomin ydin menettää subatomisia hiukkasia siinä määrin kuin sen ominaisuudet muuttuvat. Ydinreaktion kohteena olevan alkuaineen alkuperäisestä atomista voi tulla joko saman elementin eri isotooppi tai lajike tai se voi muuttua kokonaan eri alkuaineeksi. Ydinreaktiot liittyvät läheisesti säteilyyn yleensä, mikä voi tapahtua spontaanisti reaktion ulkopuolella. Säteily kuvaa yksinkertaisesti energiaa tai esineitä, joita päästetään atomista tai muusta hiukkasesta. Termi ydinreaktio viittaa kuitenkin yleensä erityisesti tilanteeseen, jossa kahden atomin ytimet törmäävät ja muuttavat ainakin yhden ytimen ominaisuuksia.
Ydinreaktio voi tapahtua monessa eri muodossa, joista jokainen antaa huomattavasti erilaisia tuloksia. Fissioreaktiossa suuri ja usein epävakaa hiukkanen, joko spontaanisti tai törmäyksen seurauksena, jakautuu kahteen eri partikkeliin. Fuusioydinreaktiossa tapahtuu päinvastoin: kaksi pienempää hiukasta törmää ja niiden ytimet muodostavat suuremman hiukkasen. Fuusioreaktiot tapahtuvat luonnostaan tähdissä, mutta useimmat ihmisen yritykset hallita niitä tehokkaasti ja tehokkaasti ovat epäonnistuneet. Spalvaatioreaktiossa ydin iskee riittävän nopeasti, jotta se voi irrottaa useita neutroneja tai protoneja, mikä pienentää hiukkasen atomipainoa.
Fission ydinreaktioita käytetään ydinreaktoreissa tuottamaan käyttökelpoista energiaa. Epävakaat hiukkaset törmäävät ja jakautuvat toisiinsa muodostaen huomattavan määrän liike- ja lämpöenergiaa. Tämä energia voidaan kerätä ydinreaktorilla ja käyttää ihmisten tarpeisiin. Fuusioreaktioiden käyttö energian tuottamiseen on merkittävää kiinnostusta, koska ne yleensä vapauttavat huomattavan määrän energiaa. Valitettavasti fuusioreaktioita on poikkeuksellisen vaikea hallita-ne tapahtuvat luonnostaan tähtien korkean paineen ja suuren energian olosuhteissa, ja tällaisia olosuhteita on erittäin vaikea toistaa.
On olemassa useita erilaisia hiukkasia, joita yleensä päästetään ytimistä ydinreaktion aikana. Alfahiukkaset ovat oleellisesti samat kuin heliumatomien ytimet ja koostuvat kahdesta neutronista ja kahdesta yhteen sidotusta protonista. Beetahiukkaset ovat yksinkertaisesti elektroneja; Niillä on paljon pienempi massa ja negatiivinen varaus. Neutroneja vapautuu myös ydinreaktioissa; ne ovat hyvin tunkeutuvia, koska niillä on neutraali varaus, joten on vain vähän voimia, jotka estävät niitä kulkemasta eri aineiden, mukaan lukien ihmisen ihon, läpi. Gammasäteet ovat säteitä, jotka jättävät ytimen puhtaan energian muodossa; ne ovat myös erittäin tunkeutuvia ja voivat läpäistä melkein mitä tahansa olemattoman massansa ja neutraalin varauksensa vuoksi.