核能是20世紀人類的一項偉大發現，并已取得了十分重要的成果。

1938年，哈恩和斯特拉斯曼發現核裂變現象；1942年12月2日，著名科學家費米領導幾十位科學家，在美國芝加哥大學成功啟動了世界上第一座核反應堆，標志著人類從此進入了核能時代。

在這以前人類利用的能源，只涉及到物理變化和化學變化，當核能進入人們的生產和生活后，一種通過原子核變化而產生的新能源從此誕生。

應用：

可大規模替代化石燃料

第一座反應堆首次啟動時，功率僅為0.5瓦。60多年后的2008年，核電已占全世界總發電量的15％。據國際原子能機構統計數據，截至2009年6月，全世界共有436臺核電機組在運行，總裝機容量達到372.5 GWe（千兆瓦），在建核電機組45座，裝機容量39.95 GWe。目前，核發電量占本國總發電量比例最高的國家是法國，2004年其核電發電量占到總發電量的78%。日本、德國、美國等國家也是核電大國，核電所占比例均在20%以上，而中國核電目前僅占到總發電量的1.3%。

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，曾任世界衛生組織總干事的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，惟一達到工業應用、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；核聚變能則是由兩個輕原子核結合在一起形成更重的原子核時釋放出的能量。核聚變又叫“熱核反應”。氫的同位素氘（重氫，質量數為2）是主要的核聚變材料，其以重水的形式大量存在于海水中，氘同位素占總氫量的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。據推算，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，因此可認為聚變能是一種不會枯竭的能源。

然而，迄今為止成功實現工業應用規模的核能只有核裂變能。由于達到核聚變的條件非常苛刻，目前還沒有非常有效的手段實現可控核聚變，按照目前的研究進度，人類大規模利用核聚變發電可能還需要等待幾十年的時間。

歷史：

可追溯到19世紀末

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首次發現了天然鈾的放射性；1898年，居里夫人又發現了新的放射性元素釙和鐳；1902年，她經過4年的艱苦努力成功分離出毫克級的高純鐳；1905年，愛因斯坦提出了著名的質能轉換公式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3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，就是高能電磁波。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，并產生兩個或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3種核素可以由能量為0.025電子伏的熱中子引起核裂變。它們都可用作核燃料，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%。

未來：

確保安全是前提

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。我國目前正在研發多種先進反應堆。例如，由清華大學核能與新能源技術研究院承擔研發的高溫氣冷堆具有安全性好、發電效率高、用途廣等諸多特點，其10MW高溫氣冷實驗堆已于2003年1月實現滿功率并網發電，目前正在建設更高功率的商業示范核電站；在引進、消化吸收的基礎上，通過自主創新，國家核電技術公司正承擔具有非能動特點的大型先進壓水堆的研發工作。上述兩種反應堆的研發工作已經納入了國家中長期科技發展規劃的重大專項研究計劃。另外，中國原子能科學研究院承擔的中國實驗快堆于2010年7月首次達到臨界，這是中國核電領域的重大自主創新成果，意味著中國第四代先進核能系統技術實現了重大突破。快堆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%—70%。

3月11日，日本大地震使得其位于福島核電站的多個機組相續發生爆炸并導致一定程度的放射性泄漏，增加了人們對核電安全性的擔憂，也給當前世界核電快速發展的格局增添了變數，例如，德國就及時擱置了其延遲多座核電站使用壽命的議案討論。但是，需要指出的是，發生事故的福島核電站建于上世紀六七十年代，所采用的沸水堆被認為是第二代（或一代半）堆型，相關設計及電站輔助設備相對較為落后，因此在破壞力極強的地震及海嘯作用下發生較為嚴重的事故。目前，隨著世界各國對核電安全性的進一步重視以及核電技術的快速進步，世界上運行的老舊堆型正在逐步退出歷史舞臺，未來核電將轉向新一代的具有固有安全性的先進反應堆，人們能夠在確保安全的情況下享受核電給我們帶來的益處。