核能发电的历史与动力堆的发展历史密切相关。动力堆的发展最初是出于军事需要。1954年，苏联建成世界上第一座装机容量为5兆瓦的核电站。英、美等国也相继建成各种类型的核电站。到1960年,有5个国家建成20座核电站，装机容量1279兆瓦。由于核浓缩技术的发展，到1966年，核能发电的成本已低于火力发电的成本。核能发电真正迈入实用阶段。1978年全世界22个国家和地区正在运行30兆瓦以上的核电站反应堆已达200多座,总装机容量已达107776兆瓦。80年代因化石能源短缺日益突出，核能发电的进展更快。到1991年，全世界近30个国家和地区建成的核电机组为423套，总容量为3.275亿千瓦，其发电量占全世界总发电量的约16%。

核反应堆与核电站

能维持可控自持核裂变链式反应的装置称为核反应堆。原子能工业是在第二次世界大战期间发展起来的．当时全力制造核武器以满足军事需要。50年代以来，原子能用于和平事业有了飞速发展，所以核反应堆类型和数量增多。按照核反应堆的用途分类，大体可分为下列几类：生产堆：主要用于生产易裂变材料和其他材料，或用于工业规模的辐照，称为生产堆．50年代建成的第一批石墨水冷堆和天然重水堆，都是生产军用239Pu。239Pu是一种易裂变物质，可用作核武器原料，氚是氢弹的重要原料。

试验堆：主要是为取得设计或研制一座反应堆或一种堆型所需的堆物理或堆工程数据而运行的反应堆。例如用于核物理、放射化学、生物、医学研究和放射性同位素生产等，也可以用于反应堆元件、结构材料考验以及各种新型反应堆自身的静、动态特性研究等等。

轻水堆

轻水堆有两种类型，一是沸水堆，一是压水堆。两者均用轻水作慢化剂兼冷却剂；用低富集度二氧化铀制成芯块，装入锆合金包壳中作燃料，沸水堆不需另设蒸汽发生器、但由于蒸汽带有一定的放射性，对汽轮机的厂房要屏蔽，同时对检修增加了困难。据统计，当今核电站的80%为压水堆。

重水堆

重水堆是以天然铀作燃料，以重水堆作慢化剂的堆型。它是加拿大重点发展的堆型，以坎都型为代表。由于它用数百根压力管代替整体的压力容器，压力管可以成批生产，易于保证质量，在扩大堆容量时只须多加压力管数，有利于标准化。压力管内，可以实现不停堆装卸料。这样可控制各燃料棒束达到均匀的燃耗深度，有利于充分利用燃料，减少停堆时间，提高反应堆的有效利用率。而且重水堆采用天然铀为燃料，无需设立浓缩铀工厂，对分离能力不足的国家，发展此种堆型特别有利。

钢冷快堆钠冷快堆就是钠冷却快中子堆在核能发电问题上，必须考虑增殖问题，否则对核燃料资源的利用是极为不利的。增殖堆的采用，可以将核燃料资源矿大数百倍快堆是利用中子实现核裂变及增殖。而前述石墨气冷堆，轻水堆和重水堆，都是热中子堆。对每次裂变而言，快堆的中子产额高于热中子堆，且所有结构材料对快中子的吸收截面小于热中子的吸收截面这就是实现增殖的原因。

钠冷快堆用金属钠作冷却剂。钠在98℃时熔化；883℃时沸腾，具有高于大多数金属的比热和良好的导热性能，而且价格较低，适合用作反应堆的冷却剂。

不同类型的核反应堆，相应的核电站的系统和设备有较大的差异。以压水堆为例，核电站是由核反应堆、一回路系统、二回路系统及其他辅助系统组成。核反应堆是核电站动力装置的重要设备，同时，由于反应堆内进行的是裂变反应。因此它又是放射性的发源地。一回路系统由反应堆、主循环泵、稳压器、蒸汽发生器和相应的管道、阀门及其他辅助设备所组成，它形成一个密闭的循环回路，将核裂变所释放的热量以水蒸汽形式带出．二回路系统是将蒸汽的热能转化为电能的装置，并在停机或事故情况下，保证核蒸汽系统的冷却。辅助系统的主要作用是保证反应堆和回路系统能正常运行，为一些重大事故提供必要的安全保护及防止放射性物质扩散的措施。

压水堆棒形核燃料元件

核反应堆堆芯结构是反应堆的核心构件，在这里实现核裂变反应，核能转化为热能；同时它又是强放射源．堆芯由核燃料组件、控制棒组件等组成。现代压水反应堆的燃料是采用低浓铀作核燃料。核燃料元件制造的第一大工艺过程是在比工车间里生产为满足一定性能要求的二氧化铀粉末。