Las reacciones nucleares son los procesos en los que se producen cam­bios en el núcleo de los átomos. Estos cambios pueden ser en el número de protones, en el número de neutrones o en el estado energético. Las energías involucradas en estas reacciones son del orden de 0,1 MeV, mientras que las de las reacciones químicas son sólo del orden de 1 eV.

Imagen 9. Borb. Creative commons.

En general, las reacciones nucleares pueden representarse como:

en donde a y b representan las partículas incidente y emergente (pudiendo faltar al­guna de ellas) y X y X' los isótopos padre e hijo, respectivamente.

Las partículas más frecuentes en las reacciones nucleares son:

Partícula	Símbolo	Equivalencia
Alfa
Beta
Positrón
Protón
Deuterón
Tritio
Neutrón

Las reacciones nucleares se ajustan aplicando el principio de conservación de la carga y del número de nucleones.

Las reacciones nucleares se clasifican en cuatro grupos:

• Radiactividad o desintegración espontánea de un isótopo radiactivo, bien sea natural o artificial.

• Reacciones de bombardeo: captura de una partícula por parte de un isótopo y la posterior desintegración de éste emitiendo alguna partícula.

• Fisión de un isótopo inestable pesado.

• Fusión de isótopos ligeros.

En las reacciones nucleares se conserva, además de la carga eléctrica y el n.⁰ de nucleones, la energía. Considerando las partículas que intervienen en la reacción como un sistema aislado, la energía se redistribuye entre las partículas y se producen transformaciones energéticas sin variar la energía total.

Imagen 10. NASA. Dominio público.

El principio de conservación de la energía en la reacción:

a + X → X' + b + fotón

puede escribirse:

M_Xc² + E_cX + m_ac² + E_ca = M_X' c² + E_cX' + m_b c² + E_cb

donde M_X , M_X', m_a y m_b son las masas en reposo de X , X', a y b, respectivamente, y E_cX, E_cX', E_ca y E_cb son las energías cinéticas de X, X', a y b, respectivamente. Esta ecuación puede reorganizarse:

(M_X + m_a - M_X' - mb) c² = E_c,final - E_c,inicial = Q

denominándose a Q, energía de desintegración.

Si Q es positivo (Q > 0) la reacción es exoenergética, desprende energía, y si Q es negativo (Q < 0)la reacción es endoenergética y necesita de un mínimo de energía para producirse, numéricamente igual al factor Q.