由于半价元素的原子核结构和整数序列元素的原子核有着很大的不同，这就是半价元素的原子在热核反应中变得活泼，无需借助其它的高能轰击，于是半价元素在热核反应中的应用变得简单了。

半价元素还有一个特性，几乎所有的半价元素都有放射性，这也是半价元素原子核存在特殊中子衰变和粒子衰变过程引起的，因此在半价元素的原子核内部会射出电子流同时伴随巨大的能量释放。

半价元素具有热核反应活泼的特点，同时又具有放射性，这都是和半价元素的原子核内部结构有关。原子核内部的质子和中子都是由夸克构成的，夸克则是一种参与强相互作用的基本粒子，也是构成物质的基本单元。夸克互相结合，形成一种复合粒子，叫强子。强子中最稳定的是质子和中子，它们是构成原子核的单元。

夸克有上、下、奇、粲、底、顶六种。上及下夸克的质量是所有夸克中最低的，而其它较重的夸克会通过一个粒子衰变的过程，迅速地变成上或下夸克。粒子衰变是一个从高质量态变成低质量态的过程。由于这个原因，上及下夸克一般来说很稳定，而奇、粲、顶及底夸克则只能经由高能粒子的碰撞产生，不过会瞬间衰变成为上及下夸克。

原子核内的夸克，其中，上夸克、粲夸克、顶夸克带2e/3的电荷，下夸克、奇夸克、底夸克带-e/3的电荷。质子由两个上夸克和一个下夸克组成，带电量为2e/3+2e/3-e/3=e；中子是由两个下夸克和一个上夸克组成，带电量为-e/3-e/3+2e/3=0。因此在原子核内质子带有一个电量e，而中子是不带电量的。

夸克之间的作用力随着距离的增加而增大，这就导致无法观测到单独存在的夸克，这种现象称之为夸克禁闭。夸克禁闭原因也无法观测到2e/3或-e/3这样的比e更小的电荷了，在实验中，也从未观测到比e更小的电荷，因此e被认为是电荷的基本单元。

夸克的单独存在和分数电量的观测，实验中无法得到，但是原子核内夸克在在融合时却是可以捕捉到的，因为这个过程产生了巨大能量，尤其是半价元素原子核内部的能量辐射释放最为明显，因此通过对半价元素原子核的研究，就可以进一步解开夸克的各种特性。