如果原子核在反应过程中结合能增加的话，则在反应中释放出核能。通常用两种方法得到核能：一种是重核的裂变，另一种是轻核的聚变。

　　1.重核的裂变

　　铀核在中子的轰击下可以分裂成质量相近的两部分，同时放出2~3个再生中子，这种现象称为重核的裂变。每个原子核裂变时释放出大量的能量， 约为200MeV。用核裂变中产生的再生中子再去轰击其他原子核，使它们也发生裂变，从而可以使裂变连续地进行，就形成了链式反应。

　　1kg铀全部裂变的话， 可以产生72×10¹² J的能量， 相当于2×10⁴t TNT黄色炸药的爆炸能量。核裂变所产生的能量，其中5/6分配在裂变后产生的碎片上，成为碎片的动能。具有巨大动能的碎片与周围物质剧烈碰撞，转变为周围物质的热能。因此，核裂变产生的原子能主要是以热能的形式释放出来的。

　　实用上较重要的核裂变反应可以用下式表示：

　　原子核裂变的链式反应进行得很快，1 s内可以产生10³代的中子。如果在裂变反应中，中子数增加得很快，则在很短的时间内核堆里就发生大量的核裂变，放出大量的能量，引起爆炸。原子弹的爆炸就属于这种情形。为了使原子能有控制地释放，必须对链式反应进行调控。所谓反应堆就是使链式反应受控制地进行，从而使原子能缓慢地释放出来的装置。

　　2.轻核的聚变

　　轻核结合成质量较大的核叫做轻核的聚变。聚变的同时，会放出巨大的能量，例如氦核聚变的核反应方程为

　　同时释放出17.51 MeV能量。轻核聚变的重要条件是需要有足够的功能克服带正电的原子核之间的相斥的库仑力，其中办法之一是将轻核加热到很高温度，所以聚变反应又叫做热核反应。在太阳内部，进行着激烈的热核反应，从而不断向其周围包括地球辐射出能量，在其他恒星内部，也同样进行着激烈的热核反应。据此，人们制出了氢弹、热核反应堆。