众所周知，火力发电厂用煤、石油或天然气发电，水电站用水力发电，而核电站用核能发电，核心设备是核反应堆。核反应堆加热水产生蒸汽，蒸汽将原子核的裂变能转化为热能；蒸汽压力带动涡轮旋转，热能转化为机械能；然后涡轮带动发电机旋转，将机械能转化为电能。

核电厂工作原理总示意图

常见的核电站依据反应堆原理不同可分为压水堆、candu核电厂、沸水堆和快堆。当前中国主要核电站由压水堆核电站和坎杜核电站组成。

压水堆核电站

当前，世界上60%以上的核电站是压水堆核电站，主要由反应堆、蒸汽发生器、汽轮机、发电机及相关系统设备组成。

在核电站中，反应堆的作用是进行核裂变，将核能转化为水的热能。水作为冷却剂，在反应堆中吸收核裂变产生的热能，成为高温高压的水，然后沿管道进入蒸汽发生器的U形管，将热量传递给U形管外的水，使之成为饱和蒸汽。

被冷却的水被主泵抽回反应堆重新加热，如此循环往复，形成吸热放热的闭路循环过程。这个循环回路称为一回路，也称为核蒸汽供应系统。主回路中的压力由调节器控制。由于一回路的主要设备是核反应堆，所以一回路及其辅助系统和厂房一般称为核岛(NI)。

蒸汽发生器产生的蒸汽进入汽轮机膨胀做功，将蒸汽和水的热能转化为汽轮机转子旋转的机械能。涡轮转子和发电机转子是刚性连接的，所以涡轮直接带动发电机发电，将机械能转化为电能。

做功后的蒸汽(排汽)排入凝汽器，经循环冷却水(如海水)冷却，凝结成水，再由凝结水泵送至加热器预热，再由给水泵送入蒸汽发生器，完成汽轮机工质的闭式循环。我们称这个回路为二次回路。循环冷却水二次回路系统与常规火电厂蒸汽动力回路大概差不多，故将其与辅助系统及车间统称为常规岛(CI)。

综上所述，压水堆核电站将核能转化为电能分四个步骤，由四个主要设备实现:

(1)反应堆将核能转化为水的热能；

(2)蒸汽发生器将一次回路中高温高压水中的热量传递给二次回路中的水，使其变成饱和蒸汽；

(3)汽轮机将饱和蒸汽的热能转化为汽轮机转子高速旋转的机械能；

(4)发电机将汽轮机的机械能转化为电能。

坎杜核电站

重水堆是以重水(由氘和氧组成的化合物)为慢化剂的反应堆，其工作原理类似于压水堆核电站。主要优点是天然铀可直接用作核燃料，同时采取不停堆燃料的方法；但体积比轻水堆大，造价高，重水贵，发电成本也比较高。

沸水反应堆核电站

沸水堆使用轻水作为慢化剂和冷却剂，只有一个回路。水在反应堆中沸腾产生的蒸汽直接进入汽轮机发电。与压水堆相比，沸水堆的工作压力较低；由于减少了一个回路，其设备成本也低于压水堆；但这可能会对汽轮机等设备造成放射性污染，给设计、运行和维护带来不便。

快堆核电站

快中子反应堆直接利用快中子引起的核裂变链式反应释放的能量来发电，因此不需要慢化剂，体积小，功率密度高。快堆可以将铀的利用率提高到60%以上，最大限度减少核废料，最大限度减少放射性废料。但快堆对燃料元件加工和乏燃料后处理的要求很高，对材料的要求也很苛刻。