它是当有大量中子可供利用时（例如超新星爆发或双中子星并合时），通过核合成制造重元素的过程，简称r过程，r是rapid（快）的缩写。r过程依次发生中子俘获的时标比β衰变要迅速。一般认为，在超新星爆发时会出现很强的中子流。在这种情况下，某些原子核俘获中子的概率高于β衰变概率，生成的核还没有来得及β衰变就又俘获了新的中子，这就形成原子核对中子的快速连续俘获，直到没有更多的中子为原子核所俘时为止。这样生成的原子核往往是不稳定的，它们又可以通过连续的β衰变而形成各种富中子同位素，直到变成稳定核。r过程的关键是，原子核在通过放出一个电子或其他途径发生衰变之前就俘获了好几个中子。这要求恒星的中心物质密度达到3×10²⁰厘米^-3个中子，这就是为什么只有超新星才具有r过程的条件（然而超新星的条件是短暂的）。比铋(Bi)重的所有元素和比铁(Fe)重的富中子同位素，都可以由r过程产生。