Stany Zjednoczone po raz pierwszy zbudowały reaktor jądrowy w 1942 roku, a pierwsze bomby rozszczepienia użyły w 1945 roku. W 1952 r. rząd USA przetestował pierwszą bombę termojądrową, ale reaktory termojądrowe, według stanu na maj 2011 r., nadal są niepraktyczne. Pomimo różnych podejść do produkcji energii, które stosują naukowcy zajmujący się fuzją i rozszczepieniem, procesy te mają pewne wspólne cechy.
Cząstki atomowe
Zarówno synteza jądrowa, jak i rozszczepienie jądrowe wykorzystują energię zmagazynowaną w cząsteczkach atomowych w procesie produkcji energii. Atom składa się z centralnego jądra i elektronów, które poruszają się na zewnątrz jądra. Wszystkie pierwiastki mają cząstki protonowe w jądrze i elektrony, które są znacznie mniejszymi cząstkami, na zewnątrz. Wszystkie pierwiastki oprócz wodoru zawierają w jądrze cząstki zwane neutronami, które mają mniej więcej taką samą masę jak protony.
Cząstki te wykorzystują ładunek elektryczny i inne siły, aby skleić się jako atom, chyba że energia jest wprowadzana z innego źródło, w którym to przypadku atomy mogą rozpaść się w przypadku rozszczepienia jądrowego lub połączyć się ze sobą w przypadku syntezy jądrowej. Kiedy atom zmienia się podczas reakcji jądrowej, uwalnia energię, której wcześniej używał do utrzymywania cząstek razem lub oddzielania ich.
Produkcja energii
Zarówno rozszczepienie, jak i fuzja to procesy mające na celu wytworzenie energii, którą elektrownie mogą następnie przekształcić w energię elektryczną do zasilania domów i przedsiębiorstw. Jest to energia, którą atom uwalnia, gdy zmienia się w inną formę, którą zbierają elektrownie. Od maja 2011 r. wydajność energetyczna reakcji syntezy jądrowej, które wymagają dużej ilości energii początkowej do rozpoczęcia reakcji, nie jest wystarczająca, aby była to opłacalna opcja produkcji energii.
Bomby
Zarówno reakcje syntezy, jak i rozszczepienia nadają się do wytwarzania bomb jądrowych. Bomby atomowe z II wojny światowej były bombami rozszczepialnymi, chociaż bomba fuzyjna, znana również jako bomba wodorowa, została przetestowana dopiero dekadę lub dwie później.
Zdarzenia naturalne
Zarówno rozszczepienie, jak i fuzja mogą zachodzić naturalnie. Słońce, źródło ciepła i światła dla planety, oddaje energię wytworzoną w reakcjach fuzji między lekkimi pierwiastkami, takimi jak wodór i hel. Jest to możliwe tylko dlatego, że w jądrze Słońca panują wysokie temperatury i wysokie ciśnienia, które dostarczają energii rozruchowej do reakcji fuzji. Reakcje rozszczepienia nie zachodzą dziś naturalnie, ale według Lawrence Berkeley National Laboratory na Uniwersytecie w Kalifornii, około 2 miliardy lat temu, w miejscu dzisiejszej Afryki Zachodniej doszło do naturalnie występującego rozszczepienia reaktor.