A fusão e a fissão são reações energéticas que ocorrem no nível do núcleo atômico. Ambos os processos envolvem a transmutação do elemento original em outro elemento mais leve ou mais pesado, e ambos liberam energia em um taxa previsível. A equação usada para descrever a conversão de matéria em energia é a mesma em ambos os casos: E = mc ^ 2.
A fusão é uma maneira pela qual os elementos leves podem gerar energia ao se unirem para formar um elemento novo e mais pesado. A fissão devolve parte dessa energia à medida que um elemento pesado se divide em elementos filhos. Em cada caso, os dois elementos mais leves, quando somados, têm uma massa um pouco menor do que o único átomo que iniciou ou terminou o processo. Essa diferença de massa entre os elementos pai e filho é o que é convertido em energia em qualquer uma das reações. A energia é liberada como radiação, embora o tipo de radiação varie por elemento, e pode ser usada para gerar energia como parte de uma reação em cadeia controlada ou para explodir com força considerável. Infelizmente, embora a fissão seja relativamente fácil de iniciar e controlar, as reações de fusão requerem uma grande quantidade de energia para começar, o que atrasou o desenvolvimento de reatores de fusão funcionais.
