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ネオン燃焼過程（ネオンねんしょうかてい、英: Neon burning process）は大質量星（少なくとも8太陽質量）で起きる核融合過程である。

ネオンの燃焼は炭素燃焼過程によって恒星のコア中の炭素が全て消費されたあとに起こる。炭素の燃焼が終了するとコアの温度は低下する。コアは重力により圧縮され、密度と温度が上昇し、ネオンの燃焼が始まる。ネオンの燃焼には高温（1.2×10⁹ K）と高圧（4×10⁹ kg/m³）が必要とされる。このような高温では原子核の光崩壊（photodisintegration）が無視できなくなり、ネオン原子核の一部はアルファ粒子を放出して崩壊する。

${\ce {^{20}Ne}}$	${\ce {+}}$	${\ce {\gamma}}$	${\ce {->}}$	${\ce {^{16}O}}$	${\ce {+}}$	${\ce {^{4}He}}$
${\ce {^{20}Ne}}$	${\ce {+}}$	${\ce {^{4}He}}$	${\ce {->}}$	${\ce {^{24}Mg}}$	${\ce {+}}$	${\ce {\gamma}}$
または:
${\ce {^{20}Ne}}$	${\ce {+}}$	${\ce {{\mathit {n}}^{0}}}$	${\ce {->}}$	${\ce {^{21}Ne}}$	${\ce {+}}$	${\ce {\gamma}}$
${\ce {^{21}Ne}}$	${\ce {+}}$	${\ce {^{4}He}}$	${\ce {->}}$	${\ce {^{24}Mg}}$	${\ce {+}}$	${\ce {{\mathit {n}}^{0}}}$