原理：核反應堆中可裂變材料進行裂變反應所釋放裂變能。裂變反應是指鈾-235、鈈-239、鈾-233等重元素在中子作用下分裂為兩個碎片，同時放出中子和大量能量的過程。反應中，可裂變物的原子核吸收一箇中子後發生裂變並放出兩三個中子。
若這些中子除 去消耗，至少有一箇中子能引起另一個原子核裂變，使裂變自持地進行，則這種反應稱為鏈式裂變反應。實現鏈式反應是核能發電的前提。
核能發電是利用核反應堆中核裂變所釋放出的熱能進行發電，它是實現低碳發電的一種重要方式。國際原子能機構2011年1月公佈的數據顯示，全球正在運行的核電機組共442座，核電發電量約佔全球發電總量的16%。擁有核電機組最多的國家依次為:美國、法國、日本和俄羅斯。
核能發電利用鈾燃料進行核分裂連鎖反應所產生的熱，將水加 熱成高温高壓，核反應所放出的熱量較燃燒化石燃料所放出的能量要高很多(相差約百萬倍)，而所需要的燃料體積與火力電廠相比少很多。核能發電所使用的的鈾235純度只約佔3%-4%，其餘皆為無法產生核分裂的鈾238。
