利用较重的原子核
(如铀核、钚核)裂变成较轻原子核的过程中释放的能量通过一定的装置转变为电能的过程．又称核能发电．目前，包括我国在内的世界上大多数先进国家和地区已相继建成了数百座原子能发电站．原子能发电站又称核电站，其关键设备是核反应堆，它相当于火电站的锅炉，受控的链式反应就在这里进行．核反应堆有多种类型，使用最广泛的是轻水堆和重水堆，轻水堆又分压水堆和沸水堆．
压水堆核电站以低浓铀作燃料，以在一回路中流动的高压不沸腾水作冷却剂兼慢化剂．在压水堆中，核燃料被制成燃料棒，集束组合成燃料元件，紧密排列形成堆心．运行时，核裂变放出的中子飞入慢化剂
(水)减速为热中子，再飞回核燃料内引起裂变．冷却剂(水)吸收核裂变释放的能量，沿一回路流出堆外，在蒸汽发生器中把能量传给二回路水，使其变成高温高压蒸汽，推动汽轮发电机发电．反应速度由控制棒控制，它由能强烈吸收中子的材料如镉和硼做成，通过调节控制棒插入堆心的深度实施控制．1942年12月2日，第一座核反应堆首次实现自持的链式反应，宣告人类社会进入了“原子能时代”．1954年，第一座核电站建成．
原子能发电的能量密度大．燃料用量少，发电综合成本低，正常运行时对环境的污染远比火力发电对环境的污染小，是一种较成熟的强大的新能源．由于采取多重保护、多道屏障、纵深设防的设计原则，核电站一般不会发生事故，特别是发生严重事故的可能性极小．
我国自行设计制造的第一座秦山核电站已投入运营，不久的将来，在我国广东、上海、辽宁等地还将陆续建设一批核电站．