要实现人工核反应或产生人工放射性物质，首先需要使用射弹来轰击靶核。射弹可以是天然的粒子，如α粒子和中子，但大多数情况下是人工加速的粒子，如质子流、氘核流和氨核流，以及由人工核反应产生的中子流。
带有正电的射弹可以通过粒子加速器产生。粒子加速器可以是高电压的直线型加速器，也可以是迥旋加速器。迥旋加速器的工作原理如图27-16所示。在金属匣中，有一个垂直于纸面的磁场，H?、D?或He??离子从源1出发，在高频率（几百万周/秒）的交流电压2（几万伏特）的两个半圆金属匣中旋转。每当离子到达两个半圆之间时，正负电极会切换极性，从而实现一次加速。通过100圈旋转，即可加速200次，使粒子流的能量达到几百万伏特。然后，使用电极3将粒子引导到靶核。
使用氘核轰击靶核可以产生多种反应，其中以（α，p）型反应最重要。由于氘核的结合能只有2.23兆电子伏特，当它靠近靶核时，它的P端的正电荷会与靶核的正电荷相互排斥，导致极化效应，使得n-p之间的距离达到几个10?^13厘米，因此n端进入核内，而p端则留在势垒之外并脱离。已知的这种类型的反应约有120种。由于核中多了一个中子，容易发生β-衰变，成为适用的放射性同位素。
其次是（d，n）反应，已知的实例有70种以上。在核中多了一个p，可能发生β-衰变。
其他类型的反应，如P轰击、α轰击和γ轰击，在实际工作中很少应用。核反应的另一种重要类型是轴核裂变，可以产生一系列放射性核，从^62Zn到^111Tb。
常用的中子源是利用以下核反应产生的：
以上所引述的核反应可以写成化学反应的形式。在物理学中，常使用一种简写法。上述例子可以简写为
最简单的写法是再省略原子序数（核电荷数），因为元素符号本身就代表原子序数：
在实际操作中，将铍盐（氯化物或溴化物）和钍金属粉末（或氧化钍）混合在一起，并封装好。通常使用1克钍。将中子源浸入水中，使中子减速（以获得更好的核反应效果），这样在距离中子源4厘米处的中子强度约为10^9个中子/平方厘米·秒。
更强的中子源可以通过氘核轰击钍核获得。最强的中子源存在于原子堆的中心部分，中子强度约为10^13个中子/平方厘米·秒。
慢中子通常会产生（n，γ）反应，这是最常见的核反应，已知的实例有200多种。由于靶核中增加了一个中子，容易产生人工放射性同位素。靶核获得一个新的中子后，发生以下变化（中间还通过介子的步骤）：
从而产生β-衰变的核。例如：
这种类型的反应最为重要，因为产额高，并且铀堆可以提供强大的中子源。
快中子会产生以下类型的核反应：
如前所述，原子核反应的能量效应非常大，数量级在兆电子伏特。一般化学反应的能量通常只有几个电子伏特，例如：
94千卡/克分子约等于4个电子伏特。
在考虑原子核反应的能量效应时，不仅要考虑射弹和产核的动能，还要计算各个核之间的质量。例如：
产核的质量和反应核的质量之差Δm可以很容易地计算出来。这里引用同位素原子的质量：
通过实验测得的产核动能减去射弹的动能后，得到的能量为17.33兆电子伏特。这种符合证明了“质量和能量联系定律”。
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