核能的本质是物质完全泯灭后释放的巨大能量，因为这种反应发生在原子核，故而命名为核能。
核能的理论基础是爱因斯坦提出的质能公式：E=mc²，其中E代表能量，m代表质量，c则是光的速度。通过计算我们就能发现，1克物质完全泯灭就会释放出90万亿焦耳的能量（c向上取整）！！而三峡水电站在2012年全年发电量为981亿度，仅相当于3924克物质完全泯灭释放的能量。
核能必须通过核反应取得，核反应主要有两种形式：核裂变和核聚变。
核裂变是指一个重原子核分裂为数个轻原子核的反应，核裂变过程中会损失部分物质质量，进而释放出巨大的能量。核裂变是原子弹的理论基础，常用的物质为铀、钍等，这也是国际上对此类物质进行严格管制的原因。
核聚变是指数个轻原子核聚合成一个重原子核的反应。由于核聚变过程中损失的物质质量比核裂变要多，所以核聚变比核裂变的反应更加剧烈，由核聚变作为理论基础的氢弹的威力也比原子弹大很多。
人们利用核反应原理，除了制造核武器以外，对于大众生活影响最大的就是核能的和平利用，目前主要是发电。目前，核裂变发电技术已经比较成熟了，中、美、日等国都建有核电站。而核聚变对于外界条件要求更高，目前还没有可控核聚变实验的成功案例。但是相比于核裂变电站，核聚变电站用料更省、核污染更低、原料更易获取，已经成为当前核能研究的主要方向。
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