Existem dois tipos de energia nuclear: fissão e fusão. A fissão ocorre quando um único átomo é dividido, liberando uma explosão de energia e partículas. A fusão ocorre quando dois átomos se combinam para formar um ou mais novos átomos. A fissão abastece reatores nucleares modernos, enquanto a fusão alimenta o sol.
A fissão nuclear foi desenvolvida durante a Segunda Guerra Mundial, inicialmente para fornecer energia a armas devastadoras. No entanto, quando a reação é cuidadosamente controlada, a energia pode ser aproveitada e colocada em uso não destrutivo. A maioria dos reatores de fissão usa urânio, mas existem projetos alternativos que usam plutônio ou tório. Esses reatores usam fissão para gerar calor, água fervente e o vapor resultante para alimentar turbinas elétricas.
A fusão nuclear é uma reação muito mais difícil de controlar. A fusão nuclear descontrolada foi alcançada em 1951 e usada para desenvolver bombas termonucleares, mas uma reação controlada é difícil de sustentar para fins de geração de energia. As temperaturas envolvidas em uma reação de fusão tornam a contenção difícil, e o equilíbrio certo de combustível é necessário para sustentar a fusão por tempo suficiente para aproveitar sua energia.
Embora a fissão e a fusão tenham sido usadas para desenvolver armas, a fusão é uma tecnologia muito mais segura do que a fissão. Uma reação de fissão, uma vez iniciada, deve ser cuidadosamente mantida para evitar uma cascata descontrolada, na qual mais e mais átomos se dividem e liberam muita energia. A fusão, por outro lado, requer um equilíbrio cuidadoso de condições para ocorrer e, se essas condições mudarem, a reação é interrompida.
