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核裂变过程也会释放能量，这是与原子核中质量和能量的储存方式有关。从最重的元素一直到铁，能量储存效率基本上是连续变化的，所以，重核能够分裂为较轻核的任何过程在能量关系上都是有利的。如果较重元素的核能够分裂并形成较轻的核，就会有能量释放出来。
裂变时不但释放出巨大的能量，而且同时还发射出几个中子。既然中子能引起裂变，裂变又产生更多的中子，因此可以通过链式反应在宏观尺度上使原子核释放出能量来。这就找到了大规模利用核能的途径。核电站和原子弹就是核裂变能的两大应用，两者机制上的差异主要在于链式反应速度是否受到控制，而核电站的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。除了巨大的核能在军事和能源方面的实际应用之外，随着反应堆的建立，放射性同位素开始大规模生产并广泛应用于工农医等各部门。