核能也叫原子能，是原子核發生變化時釋放出來的能量，如重核裂變和輕核聚變時所釋放的巨大能量。放射性同位素放出的射線在醫療衛生、食品保鮮等方麵的應用也是原子能應用的重要方麵。
核裂變：又稱核分裂，是一個原子核分裂成幾個原子核的變化。是指由重的原子，主要是指鈾或鈈，分裂成較輕的原子的一種核反應形式。這些原子的原子核在吸收一個中子後，分裂成兩個或更多個質量較小的原子核，同時釋放出2～3個中子和巨大能量，接著再使其他原子核發生核裂變……這種持續進行的過程稱作鏈式反應。
原子核在發生核裂變時，釋放出巨大能量，1千克U-235的全部核裂變產生的能量與燃燒300萬噸煤釋放的能量相當。
核聚變：指由質量小的原子，主要是指氘或氚，在一定條件下（如超高溫和高壓），發生原子核互相聚合作用，生成新的質量更重的原子核，並伴隨巨大的能量釋放的一種核反應形式。
原子核中蘊藏著巨大的能量，原子核的變化（從一種原子核變化為另外一種原子核）也往往伴隨著能量的釋放。如果是由重的原子核變化為輕的原子核，叫核裂變，如原子彈爆炸；如果是由輕的原子核變化為重的原子核，叫核聚變，如太陽發光發熱的能量來源。
核燃料：可在核反應堆中通過核裂變或核聚變產生實用核能的材料。重核的裂變和輕核的聚變是獲得實用鈾棒核能的兩種主要方式。鈾235、鈾233和鈈239是能發生核裂變的核燃料，又稱裂變核燃料。氘和氚是能發生核聚變的核燃料，又稱聚變核燃料。核燃料在核反應堆中“燃燒”時產生的能量遠過化石燃料，1千克鈾235完全裂變時產生的能量約相當於2500噸煤。
核電站：核電站是利用核分裂或核融合反應所釋放的的能量產生電能的發電廠。目前，商業運轉中的核能發電廠都是利用核分裂反應而發電的。
核電站通常分為利用原子核裂變生產蒸汽的核島和利用蒸汽發電的常規島。核電站使用的燃料一般是放射性重金屬：鈾、鈈。現在使用最普遍的民用核電站，大都是壓水反應堆核電站，其工作原理是用鈾製成的核燃料在反應堆內進行裂變並釋放出大量熱能；高壓下，循環冷卻水把熱能帶出，在蒸汽發生器內生成蒸汽，推動發電機旋轉。
核輻射與安全防護：如果人體受到超過一定標準的核輻射，免疫係統就會受損，並誘發像白血病一類的慢性放射病，所以核電站的安全防護非常重要。其措施的重點，在於防止反應堆中的放射性裂變產物泄露到周圍的環境。所以，核電站一般會將核燃料及其產物嚴密禁錮在三道屏障內：第一層屏障是核燃料元件包殼，由鋯合金管或不鏽鋼製成；第二層屏障是壓力殼，壓力殼需能承受17.7兆帕的壓力和350℃的溫度；第三層屏障是安全殼，也就是反應堆廠房。
核供熱堆：核能的利用不僅僅限於發電，核供熱堆也日益受到重視，它同樣可以取代其他化石燃料。中國已經開始推廣低溫核供熱堆，它直接提供熱能，以替代燃煤供熱、采暖，解決生產和生活中所需的熱水或蒸汽。
核武器係統：核武器是利用能自持進行核裂變或聚變反應釋放的能量，產生爆炸作用，並具有大規模殺傷破壞效應的武器。
核武器係統一般由核戰鬥部、投射工具和指揮控製係統等部分構成，核戰鬥部是其主要構成部分。核戰鬥部也叫核彈頭，並常與核裝置、核武器這兩個名稱互代使用。實際上，核裝置是指核裝料、其他材料、起爆炸藥與雷管等組合成的整體，可用於核試驗，但一般還不能用作可靠武器，核武器則指包括核戰鬥部在內的整個核武器係統。
核能的利與弊：核能是地球上儲量最豐富的能源，又是高度濃集的能源，使用幹淨而經濟，因此也被看作是解決世界能源問題的必經之路。核電站、核供熱、核潛艇等的投入使用，也使人們看到了核能利用的遠大前景。然而，由於核電站放射廢料的處理依然未能找到完全安全、有效的方法，核能利用的風險也並未完全消除，所以安全防護工作依然一點都不能放鬆。