นิวเคลียสของอะตอมเป็นแกนกลางซึ่งประกอบด้วยโปรตอนตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไปและด้วยข้อยกเว้นเพียงแค่รูปแบบที่เบาที่สุดของไฮโดรเจนนิวตรอนเช่นกัน ไม่มีประจุที่นิวตรอน แต่มีบางอย่างขัดขวางไม่ให้หลุดออกจากนิวเคลียส นอกจากนี้โปรตอนทุกตัวภายในนิวเคลียสจะมีประจุบวก พวกเขาควรผลักกันซึ่งจะทำให้นิวเคลียสว่างเปล่า - พลังงานบางตัวป้องกันสิ่งนี้เช่นกัน ตามคำจำกัดความพลังงานที่รักษาอนุภาคเหล่านี้ทั้งหมดภายในนิวเคลียสคือ "พลังงานการรวมตัวของนิวเคลียร์" เนื่องจาก Einstein ค้นพบความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ที่เท่ากับสสารกับพลังงาน - E = mc 2 โดยที่ E คือพลังงาน m คือมวลและ c คือ ความเร็วของแสง - พลังงานที่จับกับนิวเคลียร์อาจคำนวณได้อย่างง่ายดาย
มวลภายในนิวเคลียสนั้นมาจากสองแหล่ง หนึ่งคือมวลแต่ละอนุภาคจะมีถ้ามันถูกแยกออกมาปราศจากประจุหรือปฏิกิริยาความโน้มถ่วง แหล่งมวลที่สองคือการเพิ่มขึ้นโดยตรงที่เกิดจากพลังงานที่จับกับนิวเคลียร์ แหล่งที่มาทั้งสองนี้ก่อให้เกิดสมการ m (t) = m (fp) + m (nbf) โดยที่ "t" หมายถึงทั้งหมด "fp" หมายถึงอนุภาคอิสระและ "nbf" หมายถึงแรงยึดเหนี่ยวนิวเคลียร์ เนื่องจากไม่มีสิ่งใดเป็นพลังงานเชิงลบมวลที่เป็นของพลังงานยึดเหนี่ยวนิวเคลียร์จะต้องเป็นค่าบวกและพลังงานของนิวเคลียสรวมสูงกว่าผลรวมของนิวตรอนและโปรตอน
การแทรกรูปแบบนี้ของมวลเข้าไปในสมการดั้งเดิมพลังงานทั้งหมดของนิวเคลียสคือ E (t) = m (t) c 2 การขยายสมการนี้ให้ E (t) = (m (fp) + m (nbf) ) c 2 การคูณสิ่งนี้ทำให้ E (t) = m (fp) c 2 + m (nbf) c 2 ทีนี้ถ้าพลังงานที่เป็นของอนุภาคเดี่ยวที่แยกได้นั้นถูกลบออกสมการนั้นจะลดลงเป็น E (t) - E (fp) = ΔE = m (nbf) c 2 โดยที่ΔEเป็นการเพิ่มพลังงานเหนืออนุภาคอิสระ - พลังงานนิวเคลียร์ที่มีผลผูกพัน
การแตกตัวของนิวเคลียสหรือการแยกนิวเคลียสของอะตอมออกมาเพื่อผลิตอะตอมที่มีขนาดเล็กลงซึ่งแต่ละอันมีพลังงานยึดเหนี่ยวของตัวเองนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการออกแบบและการทำงานของโรงไฟฟ้า พลังงานที่จับกันของอะตอมที่เป็นผลลัพธ์ถูกลบออกจากพลังงานที่จับกันของอะตอมเริ่มต้นจะให้ผลตอบแทนสุทธิที่สามารถนำไปใช้ในเชิงสร้างสรรค์หรือเชิงทำลายได้ การใช้ประโยชน์อย่างสร้างสรรค์ของพลังงานนิวเคลียร์นี้รวมถึงการผลิตกระแสไฟฟ้าวัดเกือบหนึ่งในห้าของพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดในสหรัฐอเมริกาและมากกว่าสามในสี่ของพลังงานที่ใช้ในฝรั่งเศส
