核能是核能或缺20世紀人類的一項偉大發現，并已取得了十分重要的替代成果。1942年12月2日，核能或缺著名科學家費米領導幾十位科學家，替代在美國芝加哥大學啟動成功了世界上第一座核反應堆，核能或缺標志著人類從此進入了核能時代。替代在這以前人類利用的核能或缺能源，只涉及到物理變化和化學變化，替代當核能進入人們的核能或缺生產和生活后，一種通過原子核變化而產生的替代新能源從此誕生。
第一座反應堆首次啟動時，核能或缺功率僅為0.5瓦。替代60年后，核能或缺核能已占全世界總能耗的替代6％。國際原子能機構公布，核能或缺截至2002年底，全世界共有441臺核電機組在運行，2002年共生產電力2.574萬億千瓦小時，約占當年世界總發電量的17％。其中，核發電量占本國總發電量比例最高的國家是立陶宛，達到80％，其次是法國，達到79％。
當前，世界上的主要能源是煤、石油、天然氣這些化石燃料，化石燃料不是可再生能源，用掉一點兒就少一點兒。燃燒化石燃料向大氣排放大量的“溫室氣體”二氧化碳、形成酸雨的二氧化硫和氮的氧化物，并排放大量的煙塵，這些有害的物質對環境造成了嚴重的破壞。核能不產生這些有害物質。1987年，世界衛生組織總干事布倫特蘭領導的世界環境和發展委員會提出了“可持續發展”的概念，就是“既滿足當代人的需求，又不危及后代人滿足其需求的發展”。為了實現可持續發展，人類迫切地需要新的替代能源。目前唯一達到工業應用、可以大規模替代化石燃料的能源，就是核能。
核能分為核裂變能和核聚變能兩種。核裂變能是通過一些重原子核發生“鏈式裂變反應”釋放出的能量，核聚變能是由兩個輕原子核結合在一起釋放出的能量。迄今達到工業應用規模的核能只有核裂變能。核聚變又叫“熱核反應”。氫的同位素氘（H，重氫）是主要的核聚變材料。氘以重水的形式存在于海水中。氘的含量占氫的0.015％。1升海水中的氘通過核聚變釋放出的能量相當于300升汽油燃燒釋放出的能量。全世界海水中所含的氘通過核聚變釋放的聚變能，可供人類在很高的消費水平下使用50億年。2002年12月2日，我國新一代受控核聚變研究裝置———核工業西南物理研究院的中國環流器二號A裝置建成并舉行開機儀式，為我國進一步參與核聚變研究的國際合作創造了條件。
核能問世的準備時期，可以追溯到19世紀末至20世紀初。19世紀末，英國物理學家湯姆遜發現了電子。1895年，德國物理學家倫琴發現了X射線。1896年，法國物理學家貝克勒爾發現了放射性。1898年，居里夫人發現新的放射性元素釙。1902年，她經過4年的艱苦努力又發現了放射性元素鐳。1905年，愛因斯坦提出質能轉換公式E＝mC2（C為光速，E為能量，m為轉換成能量的質量）。1914年，英國物理學家盧瑟福通過實驗，確定氫原子核是一個正電荷單元，稱為質子。1932年，英國物理學家查得威克發現了中子。1938年，德國科學家奧托?哈恩和他的助手斯特拉斯曼用中子轟擊鈾原子核，發現了核裂變現象。
有些元素可以自發地放出射線，這些元素叫做放射性元素。放射性元素可以放出三種看不見的射線。一種是α射線，就是氦原子核。一種是β射線，就是高速電子。一種是γ射線，就是高能光線。其中γ射線的穿透能力最強。
當中子撞擊鈾原子核時，一個鈾核吸收了一個中子而分裂成兩個較輕的原子核，同時發生質能轉換，放出很大的能量，并產生2個或3個中子，這就是舉世聞名的核裂變反應。
在一定的條件下，新產生的中子會繼續引起更多的鈾原子核裂變，這樣一代代傳下去，像鏈條一樣環環相扣，所以科學家將其命名為鏈式裂變反應。1946年，在法國居里實驗室工作的我國科學家錢三強、何澤慧夫婦發現了鈾原子核的“三裂變”、“四裂變”現象。
鏈式裂變反應釋放出巨大的核能，1千克鈾－235裂變釋放出的能量，相當于2500噸標準煤燃燒產生的能量。只有鈾－233、鈾－235和钚－239這三種核素可以由能量為0.025電子伏的熱中子引起核裂變。它們都是核燃料，其中只有鈾－235是天然存在的，而鈾－233、钚－239是在反應堆中人工生產出來的。鈾－235在天然鈾中的含量僅為0.7％。
反應堆是通過受控的鏈式裂變反應將核能緩慢地釋放出來的裝置，是和平利用核能的最主要的設施。反應堆的種類繁多，一般是根據用途分為動力堆、生產堆和研究堆。動力堆是利用核裂變釋放的能量來產生動力，進行發電、供熱、推動船艦等。生產堆是利用中子生產新的核燃料。研究堆是利用中子進行基礎科學和應用科學的研究。 為了實現核能的進一步發展，當前世界許多國家的核科學家正在研究與發展先進的核反應堆，進一步提高反應堆的安全性和經濟性。我國“863”計劃正在研發兩種先進反應堆。一種是由清華大學核能技術設計研究院承擔的10兆瓦高溫氣冷實驗堆。高溫氣冷堆具有安全性好（不會對廠外公眾造成危害）、發電效率高（蒸汽發電效率38％~40％，氦氣透平發電45％~47％）、用途廣（可進行煤的汽化和液化、制氫等）的優點。該反應堆已于2003年1月29日達到滿功率并網發電。另一種是由中國原子能科學研究院承擔的中國實驗快堆?？熘凶臃磻训闹饕獌烖c是可大大提高鈾資源的利用率，從目前輕水堆的1％左右提高到60％至70％。該反應堆正在建造，其主廠房已于2002年8月15日封頂。
