能量有多种形式 ， 比如辐射能、热运动能量、化学能量等 ， 其中用于生活、取暖、发电的煤和天然气所蕴含的能量属于化学能 ， 即原子外层价电子之间的相互作用能量改变而释放的 。 人类利用化学能由来已久 ， 如原始社会中人类就开始逐步熟悉的火 。
原子能则是人类在20世纪的发明 。 那么“原子能”到底是什么呢？很多人都知道 ， “原子能”不是通过原子外层电子化学键改变而释放出来的 。 所以 ， 虽然国内有“中国原子能科学研究院”这样的知名科研单位 ， 日本也有原子力研究所 ， “原子能”在称呼上也许还是有些名不副实 ， 而“原子能”的别名“核能”似乎显得合适得多 。 的确 ， “原子能”的源就在于原子核 。
那好吧！那么“核能”的本质又是什么？许多人第一印象可能是 ， “核能”的本质可能是原子核释放了部分的强相互作用能量 ， 而这个印象其实也是极大的误解 。
本文讨论这方面的一个简单图象：核反应堆中重原子核裂变过程释放能量几乎全部来自于原子核内的静电能量 ， 即原子核释放了质子之间部分静电相互作用能量；而真正来自于强相互作用的能量并不多！而且来自强相互作用的部分起了相反的作用 ， 即反而吸收能量！！
很多人对于这个说法也许心里面一下子转不过弯 ， 因为我们谈到原子核时 ， 总是说：“原子核是什么？原子核是由质子和中子(统称为核子)组成的强相互作用的量子多体系统 。 ”质子与正电子的电荷相同 ， 中子不带电(为了方便 ， 下面我们把原子核内的质子数和核子数分别标记为 Z、A) 。 由于核子之间的强相互作用是吸引的 ， 比静电相互作用的强度大 ， 因此核力才能克服质子之间的静电排斥 ， 而把一堆带有正电荷的质子们以及不带电的中子们紧紧地团结在一起 。 在研究质子数比较小的原子核结构研究中 ， 人们还往往完全忽略质子之间的静电能量带来的能级改变；而这里声称原子核裂变能量来自于质子之间的静电能 ， 这是怎么回事呢? 也许有些太奇怪了吧！
在开始回答这个问题之间 ， 我们先熟悉一下重核裂变过程释放的能量 。
能量的国际单位是焦耳 ， 但是焦耳这个单位用来描述微观系统来说太大了 。 在研究原子结构时能量人们常用电子伏特取代焦耳 ， 一个电子伏特等于 1.602 乘以 10 的负19次方焦耳；在核物理中人们常用兆电子伏特描述能量 ， 兆电子伏特等于1百万电子伏特即1.602 乘以 10 的负13次方焦耳 。 选取这些单位既方便又在数值上大小适中 ， 也容易形成习惯；这就象计算中国GDP的单位要用万亿元人民币为单位 ， 而不是以多少分钱为单位 。
人们在描写原子核结合得是否紧密时 ， 一般采用单核子结合能；单个核子结合能越大 ， 原子核内核子的结合就越紧 。 原子核单核子结合能在核子数A为60左右时取得最大值 ， 大约为每核子8.8兆电子伏特; 核子数A 为110 左右时大约每个核子结合能为 8.5兆电子伏特；在很重的原子核如A 在240左右时大约为7.5兆电子伏特 ， 因此如果重原子核能一分为二 ， 那么产物中的单核子结合能就会增加 ， 即原子核内的质子和中子结合得更紧密 ， 这样就能释放能量 。 例如铀元素(质子数为92)的同位素核子数A约为240 ， 如果裂变为两个相等质量的两个原子核 ， 那么平均每个核子大约释放 1兆电子伏特的能量 。 这里每个核子释放1兆电子伏特的能量就是我们上面说的“原子能” 。 通过裂变反应 ， 每个铀原子核释放出约240 兆电子伏特的能量 ， 而通常的木炭燃烧过程(即一个碳原子加一个氧分子生成二氧化碳)只释放电子伏特量级的能量 。 因此 ， 如果获得同样数量的能量 ， “原子能”比化学能实在高效得太多了 。
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