核裂变或核聚变所释放的能量。在核裂变中，重原子核(如铀)分裂为两个或两个以上的碎片核，其碎片质量之和小于裂变前核的质量，其差值按爱因斯坦质能公式E=mc₂变成巨大能量释放出来，即其差值等于^*结合能(bindingenergy)，大部分结合能转化为动能(即碎片核运动所增加的速度)。在核聚变中，两个轻原子核(如氘或氢)结合成为一个较稳定的原子核(如氦)。新的原子核质量小于合成前的两个或两个以上的原子核之和，并同样根据爱因斯坦质能公式释放大量能量。

在核裂变中，当一个铀-235原子核被一个中子击中，即形成一个铀-236原子核，旋即分裂成两个质量相近的碎片核，同时释放两三个中子。新一代的中子可以产生新的裂变，从而形成链式反应。若一块铀-235超出临界质量，瞬间产生衰变，产生巨大的爆炸力(参见“核武器”〔nuclear weapons〕)。

核电站采用两种方法控制核裂变的速度以产生热量(产生蒸汽以驱动涡轮机)。这两种方法都使用天然铀，其中能产生核裂变的铀-235仅占0.7%，其余几乎均为铀-238。铀-235裂变释放的高速运动的中子，被铀-238吸收后起到阻止天然铀中链式反应的作用。发生链式反应的方法有两种：一种是利用减速剂使中子慢化，使其不被铀-238原子核吸收(参见“热中子反应堆”〔thermal reactor〕);另一种方法是浓缩天然铀中的铀-235(或钚-239)，使部分中子被铀-238吸收的同时，有足够的中子维持链式反应(参见“快中子反应堆”〔fast reactor〕)。目前多数民用反应堆为热反应堆。英国、法国和前苏联也运行快中子反应堆。预计这些国家在21世纪20年代能建成新一代的反应堆。

核聚变过程是氢弹(参见“核武器”〔nuclear weapons〕)和□热核反应堆(thermonuclear reactor)的基础，在21世纪可能成为一种能源。核能是发电的重要能源(参见“核动力”〔nuclearpower〕)，也用来为潜水艇提供动力。极少量的核燃料可提供巨大的能量——每千克核燃料约产生7×10¹³焦耳的能量，而每千克煤所能提供的能量仅约4×10⁷焦耳。□第852页。

核能

核裂变

核燃料循环

镁诺克斯合金反应堆

改进型气冷反应堆(AGR)

高压水反应堆(PWR)

快中子反应堆

核能 镁诺克斯合金(镁合金)罩内的天然铀金属燃料用于镁诺克斯合金热中子反应堆中。钢罩内的浓缩氧化铀颗粒是改进型气冷反应堆和高压水反应堆的燃料元件。热中子反应堆烧过的燃料经后处理产生钚，可用于快中子反应堆和提取浓缩铀。所有反应堆均设有类似的发电设备。核能提供(法国73%，德国27%，英国20.6%)，美国占21.7%，日本占24%。但是，发生在^*切尔诺贝利(Chernobyl)的灾难(1986)引发全球对核安全问题的关注，几个国家推迟了核扩展计划。苏联切尔诺贝利核反应堆的独特设计，即单外壳建筑，现在被认为是不安全的。美国的水冷式核反应堆使用的是双墙建筑，1979年防止了三英里岛核泄漏的扩散。除了对安全问题的恐惧外，核动力发电的代价还包括高昂的拆解费用，与矿物燃料相比，缺乏竞争力，尤其在英国，能源工业私有化使之成为一个敏感问题。尽管如此，考虑到矿物燃料不断减少，并且矿物燃料还导致全球变暖(参见“温室效应”〔greenhouse effect〕)，势力强大的院外游说者认为核动力是一个必要的因素。参见“快中子反应堆”(fast reactor)，“热中子反应堆”(thermal reactor)，“热核反应堆”(thermonuclear reactor)。