Los procesos nucleares son distintos a los físicos y los químicos: ahora son los propios átomos los que cambian y se originan otros nuevos, es decir, se modifican las magnitudes nucleares, Z (número atómico) y A (número másico).

Los procesos nucleares más importantes son:

• La radiación natural. Es la emisión espontánea de partículas y radiación procedentes del núcleo de los átomos. Estas emisiones son:
• • Partículas alfa (α). Son partículas positivas formadas por dos protones y dos neutrones. Una hoja de papel o las células de la piel las detienen.
  • Partículas beta (β). Son partículas negativas procedentes del núcleo ( se crean por la descomposición de neutrones). Penetran en la materia y pueden atravesar una lámina de plomo de 1mm de espesor.
  • Radiación gamma (γ). Son radiaciones análogas a los rayos X, que se desplazan a la velocidad de la luz. Provocan fuertes quemaduras y pueden atravesar 1 m de hormigón o 5 cm de plomo.
• La fisión nuclear. Es la ruptura de un núcleo para transformarse en otros núcleos más pequeños.
• La fusión nuclear. Es la unión de dos o más núcleos para dar lugar a un núcleo más pesado.

Los procesos de fisión y fusión van acompañados de un gran desprendimiento de energía. El primero se aprovecha en las centrales nucleares. El segundo no permite un aplicación controlada.

Residuos radiactivos.

Son todos aquellos materiales que contienen núcleos radiactivos y para los cuales no está previsto ningún uso. Se pueden clasificar en función de su estado físico (gases, líquidos o sólidos), según el tipo de radiación que emiten (alfa, beta o gamma) o según su actividad (baja, media o alta).

Su almacenamiento plantea problemas graves ya que pueden mantener la actividad radiactiva durante miles de años. Actualmente se está investigando cómo eliminar estos residuos. De momento, las alternativas con más posibilidades pasan por la formación de vidrios, cerámicas o rocas sintéticas, las cuales se colocan en recipientes muy resistentes  y se entierran a gran profundidad, en los denominados cementerios nucleares.

Isótopos radiactivos

Se suele hablar de la capacidad destructiva de las reacciones nucleares y de los riesgos que conlleva su uso, pero igualmente importantes son las aplicaciones beneficiosas de los isótopos radioactivos, denominados así porque su núcleo es inestable y emiten partículas α,β o radiación γ.

• Terapia del cáncer. La emisión radiactiva a dosis bajas puede inducir cánceres, pero esa misma radiación, particularmente los rayos γ, se utiliza para su tratamiento. Ello se debe a que las células cancerosas se destruyen más fácilmente que las normales, por lo que un haz de rayos γ de alta energía bien dirigido puede detener el crecimiento de las células cancerosas.
• Trazadores radiactivos. Son isótopos radiactivos de un elemento, que se usan para trazar la ruta de los átomos en un proceso químico o biológico. El ²⁴Na se inyecta en el torrente sanguíneo como disolución salina y se rastrea para descubrir obstrucciones en el sistema circulatorio el ¹³¹I, un emisor β, se utiliza para medir la actividad del tiroides, ya que es absorbido por esta glándula. El ¹²³I, emisor γ, permite obtener imágenes del cerebro.
• Irradiar para esterilizar o conservar. La radiación de ciertos isótopos se usa en medicina para esterilizar instrumental. Otra aplicación es la conservación de alimentos: la emisión γ de ⁶⁰Co elimina insectos y bacterias, lo que permite almacenar los alimentos durante meses sin que se descompongan y sin convertirlos en radiactivos, aunque la radiación puede destruir nutrientes y tener consecuencias aún desconocidas.

Las aplicaciones científicas e industriales de los radioisótopos son también numerosas, permitiendo comprender los mecanismos de ciertas reacciones químicas o determinar, por ejemplo, la autenticidad de pinturas antiguas.