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Con energia nucleare (detta anche energia atomica), si intende l'energia prodotta a seguito di tutti quei fenomeni fisici in cui si hanno trasformazioni nei nuclei atomici, detti reazioni nucleari.È una forma di energia che deriva da modifiche della struttura stessa della materia e, insieme alle fonti rinnovabili e alle fonti fossili, rappresenta una fonte di energia primaria, ovvero presente in natura e non derivata dalla trasformazione di un'altra forma di energia, per quanto sia stata considerata dalla Commissione europea non rinnovabile. Benché rappresenti in gran parte una forma di energia pulita dal punto di vista delle emissioni di anidride carbonica (CO2) in atmosfera, alternativa ai tradizionali combustibili fossili, presenta diversi altri problemi ambientali e di pubblica sicurezza per quanto riguarda i fenomeni connessi alle scorie radioattive, che possono mantenersi tali per circa diecimila anni. L'Agenzia internazionale per l'energia atomica (IAEA, International Atomic Energy Agency) si occupa di promuovere l'utilizzo pacifico dell'energia nucleare e di impedirne l'utilizzo per scopi militari, svolgendo funzioni di sorveglianza e controllo sulla sicurezza degli impianti nucleari esistenti e in realizzazione o progettazione.

La chimica fisica è la branca della chimica che studia le leggi fisiche che sottostanno ai processi chimici, ovvero studia il dettaglio dei processi chimici considerando molecole e atomi come sistemi fisici. Classiche aree di lavoro della chimica fisica sono la termodinamica, la cinetica chimica, la meccanica quantistica e la spettroscopia.