原子能的和平利用提上了议事日程。核能的效率是惊人的，1千克核燃料（如浓缩铀）所释放的能量相当于2500吨煤或2000吨石油燃料，如果将它用于和平事业，将大大地造福人类。实际上，有了反应堆就可以建核电站，这在技术上是不困难的。1954年，苏联建成了第一座小型的原子能发电站，装机容量为5000千瓦。1956年和1957年，英国和美国也相继建成了核电站。
经过20世纪60年代的反复摸索实践，核电技术已经比较成熟了。其成本比火电低，正常运转时环境污染也比火电小得多。对环境的放射性污染微乎其微。核电站主要的问题出在事故上。在正常情况下，它是相当安全的，但一出事故，如发生爆炸，其危害性就非常严重了。因此，现代核电技术中，安全防护技术是最重要的一个环节。从几十年的核电站运行记录看，核电安全技术是过关的。已经出现的几次核电站事故均属人为造成，与核电技术无关。最著名的核电站事故是1986年4月26日在苏联切尔诺贝利核电站发生的第四号机组的爆炸事件，事后经查证，证明这是一起由于工作人员严重违反操作规定造成的事故。他们将控制棒、自动保护系统和蒸汽安全系统三道安全阀门全部切断，结果导致爆炸，31人当场死亡，对周围环境产生了严重的放射性污染。相比之下，1979年3月28日美国三里岛核电站二号堆由于操作失误而发生的事故，由于多种安全系统同时发挥作用，没有造成人身伤亡和环境污染。
20世纪60年代以来，全球出现的能源危机给发展核电事业以更大的推动力。煤、石油和天然气的开采量总是有限的，以目前的消耗量计算，石油还能采几十年，煤顶多能采200年。由于人口和经济的增长，能源的消耗量逐年增加，因此，这一计算还要大打折扣。太阳能的利用成本太高，近期内看不到大规模使用的可能性。相比之下，发展核电是解决能源危机的一条有希望的途径。
目前的核电站都是依靠核裂变反应获得能量，但裂变反应会产生大量的核废料，而这些核废料会产生严重的放射性污染。随着核电的发展，核废料会越积越多，到现在为止还没有找到永久性地处理这些废料的办法。它是发展核电事业的一个潜在危险。
为了克服核裂变反应这一棘手的问题，科学家们正在探讨利用核聚变反应获取核能。所谓核聚变就是几个轻核（如氢）聚合成一个重核，在这一过程中会放出远大于裂变反应所放出的能量。天文学家发现，太阳上80%是氢，如果太阳能真是核反应提供的，那这种核反应很可能就是氢核聚变。1938年，美国物理学家贝特证明了，在太阳的高温下，失去了电子的氢核会结合成一个双质子。但这种核不稳定，其中的一个质子会马上放出一个正电子而变成中子，使双质子核变成氢的同位素氘。在高温动能的驱使下，两个氘核又会合成一个氦核，并放出巨大的能量。这种反应不但能量更大，而且反应的生成物是稳定的元素，没有放射性污染。如果能利用这种能源，就再好不过了。
但是，核聚变反应的超高温条件是人类在地球上无法提供的。要想在地球上使氢发生聚变，需10亿摄氏度以上的高温。1944年，费米指出用氢的同位素氘和氚做燃料，只需5000万摄氏度就可以发生核聚变。但是，这样的高温在实验室里也还是达不到的。第一颗原子弹爆炸后，人们想到可以用裂变反应产生的超高温来实现核聚变反应，这也就是氢弹的原理。
与裂变反应不同，聚变反应的原料氘就存在于普通的水中，而海水在地球上应有尽有，取之不尽，用之不竭。据计算，一桶海水中能提取的氘的能量相当于300桶汽油。可见，一旦核聚变能被利用起来，人类将彻底摆脱能源危机。现在的关键问题是高温问题和控制问题。科学家们已经发现了几种有效的方法，例如用激光点火，用强磁场约束反应材料等，但这些方法还在进一步探索之中。
