Ядерные реакции могут протекать с выделением или с поглощением энергии. Если масса ядер, вступивших в реакцию, больше массы конечных продуктов реакции, то реакция идет с выделением энергии.

Согласно специальной теории относительности энергия покоящейся частицы связана с ее массой соотношением E = mc², где c — скорость света. Тогда энергетический выход ядерной реакции можно связать с разностью масс конечных и исходных продуктов реакции:

где M_A и M_B — массы исходных продуктов, M_C и M_D — массы конечных продуктов реакции. Так как в приведенные формулы входит гигантский множитель — скорость света в квадрате — то сравнительно небольшим массам соответствуют значительные энергии.

Рис. 1. График зависимости удельной энергии связи нуклонов в ядре от массы ядра

Так как большей удельной энергии связи соответствует меньшая масса, приходящаяся на один нуклон, то согласно графику зависимости удельной энергии связи от массового числа можно указать два принципиально различных способа получения энергии при ядерных реакциях:

• Деление тяжелых ядер (например, ядер урана).
• Синтез (слияние) легких ядер (например, ядер водорода).

Модель 1. Стабильность веществ в зависимости от их энергии связи