核能是从质子和中子组成的原子核（原子的核心）释放的一种能量形式，是一种清洁、高效、储量巨大的新能源，也是全球能源转型的重要支撑力量。核能的能量来源于原子核的裂变或聚变反应，当前世界各地用于生产电力的核能主要通过核裂变产生，而核聚变发电技术正处于研发阶段。核能具有能量密度极高、碳排放极低、运行稳定、不受气候影响等优势，可实现大规模、稳定供电，是解决全球能源危机和环境问题的重要途径之一。
核裂变是目前核能利用的主要方式，其原理是一个重原子核（如铀-235）被一个中子撞击后，分裂成两个或多个更小的原子核，并释放出大量的能量和额外的中子，这些额外的中子会撞击周围其他重原子核，引发链式反应，持续释放能量。核裂变释放的能量以热能形式存在，可用于发电、供热等场景。核电厂的工作流程是：在核反应堆内，通过控制核裂变链式反应，产生热能，加热反应堆冷却剂（通常是水），产生蒸汽，蒸汽驱动涡轮机旋转，进而带动发电机生产低碳电力，整个过程不产生二氧化碳等污染物，仅会产生少量放射性废物。
核聚变是未来核能发展的重要方向，其原理是将两个轻原子核（如氢的同位素氘和氚）融合在一起，形成一个重原子核，同时释放出巨大的能量。核聚变具有能量密度更高、原料丰富（氘可从海水中提取，储量无限）、无放射性废物等优势，是一种理想的新能源，但目前核聚变技术尚不成熟，面临着高温、高压、等离子体约束等诸多技术难题，全球各国都在加大研发力度，预计到2030年，革新型先进核聚变堆可能将进入建设阶段。
核燃料是核能利用的核心原料，主要是铀，铀是存在于世界各地岩石中的一种金属，有两种主要天然同位素：铀-238和铀-235。其中，铀-238在天然铀中占大多数，但不能产生裂变链式反应；铀-235可通过裂变产生能量，但在天然铀中占比不到1%，因此需要通过铀浓缩工艺，增加铀-235的含量，使其能够有效用于核发电。铀经过浓缩后，可在核电厂作为核燃料使用三至五年，使用后的燃料（乏燃料）仍具有放射性，需要按照严格的准则进行处置，以保护人类和环境，乏燃料也可通过回收处理，制成其他类型的燃料，实现资源循环利用。
核能的应用场景主要包括核电、核供热、工业应用和航天应用等。核电是核能最主要的应用场景，全球已有多个国家建成核电厂，核电占全球电力约10%，是全球近三分之一的无碳电力来源，对实现气候变化目标至关重要。我国核电产业发展迅速，已建成多个核电厂，技术水平和安全性处于世界领先地位，核电装机规模持续扩大，成为我国能源结构的重要组成部分。核供热可用于城市供暖、工业用热等场景，具有高效、清洁、稳定等优势，可替代燃煤供热，降低碳排放。
在工业领域，核能可用于海水淡化、工业探伤、食品保鲜等，例如，利用核能进行海水淡化，可解决淡水资源短缺问题；在航天领域，核反应堆可用于航天器的供电，为深空探测等航天任务提供持续、稳定的能源。同时，核能在医疗领域也有广泛应用，如放射性治疗、医学诊断等，为疾病治疗和医学研究提供支持。
核能的安全性是全球关注的重点，核电厂采用了多重安全防护措施，包括反应堆压力容器、安全壳、应急冷却系统等，可有效防止核泄漏，保障人员和环境安全。近年来，核电厂的安全技术不断升级，新一代核反应堆（如三代核电技术AP1000、华龙一号）具有更高的安全性和可靠性，进一步降低了核事故的风险。同时，各国也在加强核废物的管理和处置，建立了完善的核废物处理体系，确保核废物的安全处置，实现核能的可持续利用。
未来，核能产业将朝着安全化、高效化、先进化方向发展。一方面，将持续推进核裂变技术的升级，提升核电厂的安全性和运行效率，扩大核电装机规模，推动核电与光伏、风电等新能源协同融合，构建多能互补的能源系统；另一方面，将加大核聚变技术的研发力度，突破核心技术难题，推动核聚变发电实现产业化，为人类提供源源不断的清洁能量。同时，将进一步拓展核能的应用场景，推动核能在供热、海水淡化、工业等领域的深度应用，助力全球“双碳”目标的实现。
