核能（又稱原子能）是原子核結構發生變化時放出的能量。核能釋放通常有兩種方法：一是重原子分裂成兩個或多個較輕原子核，釋放巨大能量，稱為核裂變能，比如原子彈爆炸；另外一種是兩個較輕原子核聚合成一個較重的原子核，釋放巨大的能量，稱為核聚變能，比如氫彈爆炸。
原子核蘊藏著巨大的能量。人類要想和平利用核能，必須建造核反應堆，并使核反應能持續可控。1954年，前蘇聯建成了世界上第一個核裂變能發電站，開創了人類大規模利用核能發電的先河。至今，核能的和平利用已有50多年的歷史。近些年，由于擔心核電站運轉的安全性、核廢料對環境的影響和核技術擴散對世界安全的影響，核能的發展在歐洲、北美有下降趨勢，但核能的發展在亞洲仍呈現強勁勢頭。
核裂變能是一種經濟、清潔和安全的能源，與傳統的火力發電相比，核裂變能發電有如下優點：
（1）核電比火電安全：隨著核能技術的不斷進步，其安全性大大提高。核電能的事故率遠遠低于火電。近年來，核電國家采取了一系列安全措施，簽署了《國際核安全公約》，使核安全達到很高水平。
（2）核電比火電經濟：一座100萬千瓦的核電站，每年補充30噸核材料，但同功率地火電站，每年需消耗300萬噸煤或200萬噸石油。煤炭、石油都是不可再生的一次能源。核電雖然一次性投資大、建設周期長，但從長遠看，經濟效益還是優于火電。
（3）核電比火電清潔，對環境污染小：據測算，全世界的核電站同燃煤電廠相比，每年可為地球大氣層減少1.5億噸二氧化碳、190萬噸氮氧化物和300萬噸硫化物。核電站不排放任何有害氣體和其他金屬廢料，放射性物質對周圍居民影響也比煤電少。如核發電最發達的法國，1980年核電比是20%，1986年上升到70%，在此期間發電總量增加了40%，而排放的二氧化硫減少了56%，氮氧化物減少9%，塵埃減少36%。
鈾的裂變：
核聚變是指兩個輕原子核在特殊條件下，聚合成一個較重原子核，同時釋放巨大能量過程，目前主要指氫的兩個同位素氘和氚，生成氦原子核。應用核聚變優越性主要體現在：
（1）原料氘和氚來源廣泛，在地球上儲量豐富。
（2）原料成本低廉，如1kg氘的價格僅為1kg濃縮鈾的1/40。
（3）不產生放射性，是一種無污染的安全能源。
（4）核聚變原料所釋放出的能量比同質量的核裂變原料所釋放的能量要大得多。
因此，核聚變能前景十分看好，受到許多國家關注。
核裂變能的主要原料是鈾，它在地殼中儲量總計達幾十億噸。鈾的儲量雖然很大，但分布卻很分散，要找到比較集中的礦點比較困難。钚的來源比鈾廣泛，價格較便宜。但是，地下能源儲量總是有限的，用一點會少一點，最終會枯竭。
鈾礦石：
作為核聚變能原料的氫及其同位素氘和氚，情況就不同了，它們在地球上儲量十分豐富，海洋中還有氘約23.4萬億噸，足夠人類使用幾十億年。對于人類來說，核聚變能將是一種取之不盡、用之不竭的“長壽能源”。核聚變反應也是太陽和宇宙能量的主要來源。
核能對軍事、經濟、社會、政治等都有廣泛而重大的影響。在軍事上，核能可作為核武器，并用于航空母艦、核潛艇等的動力源；在經濟上，核能可以替代化石燃料，用于發電；可以作為放射源應用于醫療；還可以為城市供熱等。
（1）在軍事上應用：1945年7月6日，在美國新墨西哥州阿拉莫多爾軍事基地，第一顆原子彈試驗取得了成功；1945年8月6日和9日，美國將一顆鈾彈和一顆钚彈分別投擲在日本的廣島和長崎，造成兩個城市49萬人喪生，并對城市遺留了久遠的輻射污染。1949年9月22日，前蘇聯成功引爆原子彈。相繼，英國、法國擁有了自己的核武器。后來，美國、前蘇聯、中國分別引爆氫彈。為防止核武器擴散造成的潛在危險性，各國簽訂了《不擴散條約》以及《全面禁止核武器條約》。
1964年10月16日15：00時，中國首枚原子彈以塔爆方式試爆成功
1966年12月28日12：00時，首次氫彈試爆成功
從原子彈試爆到氫彈試爆，美國用了7年，蘇聯用了4年，英國接近5年，法國是8年多，但是中國只用了2年8個月。
1988年9月29日上午成功在中央分區核試驗場羅布泊進行首度中子彈試爆。
（2）核能發電：發展核電是和平利用核能的一種主要途徑。核電站的核心是反應堆，反應堆工作時放出核能主要是以熱能的形式由冷卻劑帶出，用以產生蒸汽。由蒸汽驅動汽輪發電機組進行發電，發電系統與傳統的汽輪發電機系統基本相同。工業核電站的功率一般達到幾十萬千瓦、上百萬千瓦。
（3）核能其他應用： 核能供熱是20世紀80年代才發展起來的一項新技術，這是一種經濟、安全、清潔的熱源。在能源結構上，用于低溫的熱源，占總熱耗量的一半左右，這部分熱多由燃煤直接獲得，給環境造成嚴重污染。發展核反應堆低溫供熱，對緩解供應和運輸緊張、凈化環境、減少污染等方面都有十分重要的意義。核供熱是一種前途遠大的核能利用方式，不僅可用于居民冬季采暖，也可用于工業供熱。特別是高溫氣冷堆可以提供高溫熱源，能用于煤的氣化、煉鐵等耗熱巨大的行業。核能不僅可以供熱，還可以用來制冷，通過低溫供熱堆進行的制冷試驗已成功。
核能是一種具有獨特優越性的動力，因為它不需要空氣助燃，所以核能可作為地下、水中和太空缺乏空氣環境下的特殊動力；而且核能少耗料、高能量，是一種一次裝料后可以長時間供能的特殊動力，所以核能可作為火箭、宇宙飛船、人造衛星等的特殊動力。如1997年10月15日美國宇航局發射的“卡西尼”號空間探測飛船，飛往土星，行程達35億公里，采用了核動力。
使用核能，人們最擔心的是核放射性污染和核廢料的處理問題。雖然核能存在放射性污染的潛藏危險和核廢料的處理問題，實際上，核電站的建設和使用有一系列的安全防范措施，可使核能量釋放緩慢有控制的進行。只要有良好設計、制造和嚴格的科學管理，核電完全是一種安全可靠的能源。特別在人口多、能源緊缺的國家和地區，核能利用受到歡迎。
但伴隨著核能開發利用過程，核廢物產生。核廢物指的是含有放射性核素或被放射性污染的，并且今后不再被利用的物質。目前國際上通用的核廢物處理方式為：“直接處理”和“后處理”。
直接處理即將核廢物從反應堆卸出后經過幾十年冷卻，固化為整體后進行地址埋藏處置。
后處理即用化學方法對冷卻一定時間的核廢物進行后處理。回收其中的鈾和钚再進入核燃料再循環，將分離出的裂變產物等固化為穩定地高放廢物固化物，進行地質埋藏處置。
分離-嬗變處理：因為目前采用的兩種處理方式都不能將高放射性核廢物的泄漏危害減少，經過固化和地質處理的高放核廢物不能完全保證長時間的地質變化而造成高放核廢物的泄漏。嬗變技術是一種可以將核廢物中長壽命的放射性核元素轉成短壽命的技術。嬗變的力量很神奇，有時候甚至能將放射性的元素變成非放射性的。所以利用嬗變技術處理核廢物，可以減小深地質處置的負擔。但它不可能完全代替深地質處置。這種處理方式關鍵在分離技術，因為完全分離是很難達到的，加上還要產生二次廢物。所以分離-嬗變處理是一項艱巨的工程，難度較大。
