Kodolreakcija ir process, kas notiek, kad atoma kodols zaudē subatomiskās daļiņas tādā mērā, ka tiek mainītas tā īpašības. Elementa sākotnējais atoms, kurā notiek kodolreakcija, var kļūt par atšķirīgu tā paša elementa izotopu vai šķirni, vai arī tas var kļūt par pilnīgi citu elementu. Kodolreakcijas ir cieši saistītas ar radiāciju kopumā, kas var notikt spontāni ārpus reakcijas. Radiācija vienkārši apraksta procesu, kurā enerģija vai izstrādājumi tiek emitēti no atoma vai citas daļiņas. Tomēr termins kodolreakcija parasti īpaši attiecas uz situāciju, kurā divu atomu kodoli saduras un maina vismaz viena kodola īpašības.
Kodolreakcija var notikt dažādās formās, un katra no tām sniedz ievērojami atšķirīgus rezultātus. Sadalīšanās reakcijā liela un bieži vien nestabila daļiņa spontāni vai sadursmes rezultātā sadalās divās dažādās daļiņās. Kodolsintēzes reakcijā notiek pretējais: saduras divas mazākas daļiņas, un to kodoli apvienojas, veidojot lielāku daļiņu. Kodolsintēzes reakcijas zvaigznēs notiek dabiski, taču lielākā daļa cilvēku mēģinājumu tās efektīvi un produktīvi kontrolēt ir bijuši neveiksmīgi. Izplešanās reakcijā kodols tiek ietriekts ar pietiekamu impulsu, lai izspiestu vairākus neitronus vai protonus, tādējādi samazinot daļiņas atomu svaru.
Kodoldalīšanās reakcijas tiek izmantotas kodolreaktoros, lai ražotu izmantojamu enerģiju. Nestabilās daļiņas saduras un sadalās, radot ievērojamu daudzumu kinētiskās un termiskās enerģijas. Šo enerģiju var iegūt kodolreaktorā un izmantot cilvēku rūpēm. Pastāv liela interese par kodolsintēzes reakciju izmantošanu enerģijas iegūšanai, jo tās mēdz atbrīvot ievērojamu enerģijas daudzumu. Diemžēl kodolsintēzes reakcijas ir ārkārtīgi grūti kontrolēt — tās dabiski notiek augsta spiediena un augstas enerģijas apstākļos, kas atrodas uz zvaigznēm, un šādus apstākļus ir ļoti grūti atkārtot.
Ir vairāki dažādi daļiņu veidi, kas parasti izdalās no kodoliem kodolreakcijas laikā. Alfa daļiņas būtībā ir tādas pašas kā hēlija atomu kodoli, un tās sastāv no diviem neitroniem un diviem protoniem, kas saistīti kopā. Beta daļiņas ir vienkārši elektroni; tiem ir daudz mazāka masa un negatīvs lādiņš. Neitroni izdalās arī kodolreakcijās; tie ir ļoti caurlaidīgi, jo tiem ir neitrāls lādiņš, tāpēc ir maz spēku, kas neļauj tām iziet cauri dažādām vielām, tostarp cilvēka ādai. Gamma stari ir stari, kas atstāj kodolu tīras enerģijas veidā; tie ir arī ļoti caurlaidīgi un var iziet cauri gandrīz jebkam to neesošās masas un neitrālā lādiņa dēļ.