Zur klassischen Neutronenbestrahlung zählt die Herstellung von Isotopen für medizinische und physikalische Anwendungen. Durch Bestrahlung von Proben mit Neutronen ist es möglich, Atomkerne umzuwandeln und damit neue Isotope herzustellen.

Ein typischer Anwendungsbereich bestrahlter Proben ist die sog. "Aktivierungsanalyse": Es können kleinste Spuren von Fremdstoffen erkannt werden, indem einige von ihnen in identifizierbare radioaktive Isotope umgewandelt werden. Mit Aktivierungsanalysen werden Schadstoffuntersuchungen, z.B. in der Umweltanalytik durchgeführt. Die Spurenanalytik ermöglicht beispielsweise auch die Zuordnung archäologischer Funde zu ihren Herkunftsorten durch präzise Bestimmung winziger Restsubstanzen.

Auch in späteren Jahren erfolgten herausragende Entwicklungen, von denen hier nur eines als Beispiel genannt werden soll. Die Nutzung schneller Spaltungsneutronen für die medizinische Strahlentherapie (Tumorbehandlung) wird seit 1985 am Atom-Ei praktiziert. Hierfür wurde ein "Neutronenkonverter" entwickelt, der ebenfalls von der wegweisenden Maier-Leibnitz-Idee der direkten Targetanordnung am Reaktorkern profitiert.