核能（又称原子能）是原子核结构发生变化时放出的能量。核能释放通常有两种方法：一是重原子分裂成两个或多个较轻原子核，释放巨大能量，称为核裂变能，比如原子弹爆炸；另外一种是两个较轻原子核聚合成一个较重的原子核，释放巨大的能量，称为核聚变能，比如氢弹爆炸。
核能发电流程图
利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。它与火力发电极其相似。只是以核反应堆及 核能发电站蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。除沸水堆外（见轻水堆），其他类型的动力堆都是一回路的冷却剂通过堆心加热，在蒸汽发生器中将热量传给二回路或三回路的水，然后形成蒸汽推动汽轮发电机。沸水堆则是一回路的冷却剂通过堆心加热变成70个大气压左右的饱和蒸汽，经汽水分离并干燥后直接推动汽轮发电机。 核能发电利用铀燃料进行核分裂连锁反应所产生的热，将水加热成高温高压，利用产生的水蒸气推动蒸汽轮机并带动发电机。核反应所放出的热量较燃烧化石燃料所放出的能量要高很多（相差约百万倍），比较起来所以需要的燃料体积比火力电厂少相当多。核能发电所使用的的铀235纯度只约占3%－4%，其馀皆为无法产生核分裂的铀238。 举例而言，核四厂每年要用掉80吨的核燃料，只要2支标准货柜就可以运载。如果换成燃煤，需要515万吨，每天要用20吨的大卡车运705车才够。如果使用天然气，需要143万吨，相当于每天烧掉20万桶家用瓦斯。换算起来，刚好接近全台湾692万户的瓦斯用量。
过程:核能→水和水蒸气的内能→发电机转子的机械能→电能。
原子核蕴藏着巨大的能量。人类要想和平利用核能，必须建造核反应堆，并使核反应能持续可控。1954年，前苏联建成了世界上第一个核裂变能发电站，开创了人类大规模利用核能发电的先河。至今，核能的和平利用已有50多年的历史。近些年，由于担心核电站运转的安全性、核废料对环境的影响和核技术扩散对世界安全的影响，核能的发展在欧洲、北美有下降趋势，但核能的发展在亚洲仍呈现强劲势头。
核裂变能的主要原料是铀，它在地壳中储量总计达几十亿吨。铀的储量虽然很大，但分布却很分散，要找到比较集中的矿点比较困难。钚的来源比铀广泛，价格较便宜。但是，地下能源储量总是有限的，用一点会少一点，最终会枯竭。
作为核聚变能原料的氢及其同位素氘和氚，情况就不同了，它们在地球上储量十分丰富，海洋中还有氘约23.4万亿吨，足够人类使用几十亿年。对于人类来说，核聚变能将是一种取之不尽、用之不竭的“长寿能源”。核聚变反应也是太阳和宇宙能量的主要来源。
