Nestabilus (t. y. radioaktyvus) branduolys gali tapti stabilesnis išskrovus daleles ir energiją. Šis procesas vadinamas skilimu (radioaktyvus skilimas). Šios dalelės arba energija (pastarosios skleidžiamos elektromagnetinių bangų) bendrai vadinamos spinduliuote. Nestabilių branduolių skleidžiama spinduliuotė gali būti alfa (helio branduolio) dalelės, beta (elektronų ar pozitronų) dalelės, gama spinduliai ar neutronai.
Radionuklido skilimo proceso metu nuklido branduolių skaičius palaipsniui mažėja. Laikas, reikalingas sugedti iki tik pusės pradinės masės, vadinamas nuklido pusinės padėties. Kiekvienas radionuklidas turi specifinį pusinės padėties tarnavimo laiką nuo kelių mikrosekundių iki milijonų metų.
Reiškinys, kai atominis branduolys tampa nauju branduolys dėl tam tikros dalelės emisijos. Branduolys yra kvantinė sistema. Branduolinis skilimas yra spontaniškas branduolio pasikeitimas. Tai kvantinis pereinamasis procesas ir jis paklūsta kvantinės statistikos įstatymams. Bet kuriam radionuklidui tikslus jo skilimo momentas yra nenuspėjamas, tačiau apskritai skilimo įstatymas yra labai aiškus. Jei branduolinių skilimų skaičius dt laiko intervale yra dN, jis turi būti proporcingas tuo metu esantių atominių branduolių N skaičiui ir akivaizdžiai proporcingas laiko intervalui dt.
Yra trys skilimo tipai: alfa skilimas, beta skilimas ir gama skilimas.
Branduolio daliimasis
Branduolio dalijimosi reiškia branduolio padalijimą į kelis branduolius. Branduolio dalią paprastai sukelia neutronai, bombarduodantys branduolį didesne mase. Po branduolio daliosios sintezės susidaro dvi vienodos masės dalys ir išsiskiria energija, kartais sukelianti grandinę Reakcija įvyko. Energija = ╳ šviesos kvadratu greitis