一、核电站的基本原理以及与普通火电站的区别
在用化石燃料的火电站中，化石燃料在锅炉中燃烧时，燃料中的碳原子和空气中的氧原子结合并放出能量，这种能量称为化学能。化学能是由于原子结合和分离使电子的位置和运动发生变化而产生的，与原子核无关。原子由原子核和电子组成，原子核又由质子和中子组成，两者统称为核子。如果设法使原子核发生分离或结合即：裂变或聚合，使核子之间强大的吸引力释放出来，则同样能放出巨大的能量，这种能量称之为核能。
1938年德国科学家奥托·哈恩用中子轰击铀原子核，发现重原子核的裂变现象。当中子以一定速度与重原子核，如铀-235碰撞，并被其吸收后，后者会出现不稳定并分裂成两片，同时产生2～3个中子，并放出热量。这些中子又去轰击其他铀核使其裂变并产生更多中子和热量，这种连续不断的核裂变过程称为链式反应。显然，只要控制中子数的多少就能控制链式反应的强度。常利用善于吸收中子的材料，制成控制棒，来控制链式反应的中子数目。此外，中子的速度是非常快的，必须应用慢速剂将其降速后才能将链式反应继续下去。
通常将能实现大规模可控核裂变链式反应的装置称为核反应堆，其中一般装有核燃料棒、控制棒、慢速剂及将热量带出的冷却剂。在火电站中，化石燃料在锅炉中燃烧产生的热量使水产生蒸汽并推动汽轮发电机组发电。在核电站中，核反应堆内核燃料持续裂变产生的热量使水等冷却工质产生蒸汽推动汽轮发电机组发电，这两种电站除热量来源不同外，其余工作原理基本上是类似的。
二、核裂变反应堆电站的主要类型及结构
在1942年费米在美国建成第一个可自持链式反应的试验型核裂变反应堆后，1954年前苏联在奥布宁斯克建成了世界首座试验性核裂变反应堆电站，当时的电功率仅仅为5000KW，发电效率为16.6%，不过却意义重大，这标志着人类首次将核能用于和平建设。随着核电站的发展，后来形成了采用多种核裂变反应堆的核电站，主要有轻水堆、重水堆、气冷堆和快中子增殖堆等几种类型的核电站。
1、 轻水堆核电站
轻水堆是核电站中最常用堆型，采用这种堆型的核电站占核电站总量的86%。这种堆型以普通水作冷却剂和慢化剂，按结构又可分为压水堆和沸水堆两类。
压水堆核电站的主循环泵将水送入反应堆吸热后，流入蒸汽发生器下部的倒Ｕ形管，将热量传给二回路中的水后再回入主循环泵进口，形成一个回路。二回路内水由给水泵供给，在蒸发器倒Ｕ形管外部流过，吸收管内一回路水的热量并产生蒸汽后进入汽轮发电机组作功发电。汽轮机排汽，经凝汽器等设备后，回入给水泵形成第二个回路。两个回路相互隔绝。这样，就算燃料元件破损，也不会造成第二回路水质污染，以免放射性物质经汽轮机逸出。因而，压水堆核电站安全性较高，是核电站中应用最多的堆型，约占总量的62%。
压水堆原理图
与压水堆相比，沸水堆其特点为没有第二回路，水直接在反应堆内沸腾，产生蒸汽后送往汽轮发电机组发电。这样省去了蒸汽发生器。但是这种反应堆一旦发生事故，就很容易将有将放射性物质带入汽轮机从而发生放射性物质泄漏。
沸水堆原理图
2、重水堆核电站
重水堆核电站，其原理构成与轻水堆核电站基本相同。唯一不同的是，重水堆核电站使用的冷却剂和慢化剂不是普通水，而是重水，即氧化氘。这种中重水可由普通水制成。重水对中子慢化性能较好，吸收中子少，因而可用天然铀作燃料。适用于天然铀资源丰富，又缺乏铀浓缩能力的国家。
一种重水堆原理图
3、 气冷堆核电站
气冷堆核电站以气体为冷却剂，以耐高温石墨作慢化剂。气体在反应堆中被加热后流入蒸发器。加热水使之产生蒸汽推动汽轮发电机组发电。采用低浓缩铀作燃料的气冷堆一般用二氧化碳作冷却剂。采用高浓缩铀为燃料的，一般用氦气作冷却剂。
4、 快中子增殖堆核电站
前面几种核反应堆，核燃料的裂变主要依靠经慢化剂慢化后的中子，因而也称为热中子堆。热中子堆的主要问题是不能充分利用核燃料资源，利用率仅1%~2%。后来人们发现，将快中子撞击某些核燃料，如钚-239，也可使其裂变并产生多个中子。这样，除维持自持链式反应外，还有多余中子用于再生材料转换。例如用于轰击天然铀中的铀-238，经二次β衰变后可变成钚-239新核，从而实现了裂变燃料的增殖。这种堆型称为快中子增殖堆。快堆用钚-239为堆芯，以铀-238为增殖原料，置于堆芯周围，形成增殖区。这样堆内就不用放置慢化剂。只需要冷却剂就可以了。这种方法能够大大提高核燃料的利用率。
一种快堆原理图