1942年美國科學(xué)家費米在芝加哥大學(xué)運動場看臺下面的石墨反應(yīng)堆內(nèi)，首次實現(xiàn)了原子核鏈式反應(yīng)，開創(chuàng)人類利用核能新紀元。
經(jīng)過幾十年的不斷發(fā)展，核能是公認的經(jīng)濟、清潔、技術(shù)先進且具有廣泛發(fā)展前景的能源。根據(jù)國際原子能機構(gòu)2011年1月公布的最新數(shù)據(jù)，目前全球正在運行的核電機組共433個，核電發(fā)電量約占全球發(fā)電總量的16％；正在建設(shè)的核電機組65個。
在當前以發(fā)電為目的的核能動力領(lǐng)域，世界上應(yīng)用比較普遍或具有良好發(fā)展前景的主要有壓水堆（PWR）、沸水堆（BWR）、高溫氣冷堆（HTGR）和快中子堆（LMFBR）等五種堆型。在運行的核電站中，壓水堆占67.2%，沸水堆占21.1%，重水堆占6.3%，氣冷堆2.8%，快堆0.2%，其他堆型2.4%。
石墨堆：以石墨作慢化劑材料，以水（輕水）作為冷卻劑。切爾諾貝利事故后，即廢止此堆型的建設(shè)。
壓水堆：最初是美國為核潛艇設(shè)計的一種熱中子堆堆型。使用水（輕水）作為慢化劑和冷卻劑。它主要由核島和常規(guī)島組成。在核島中的系統(tǒng)設(shè)備主要有壓水堆本體，一回路系統(tǒng)，以及為支持一回路系統(tǒng)正常運行和保證反應(yīng)堆安全而設(shè)置的輔助系統(tǒng)。常規(guī)島主要包括汽輪機組及二回等系統(tǒng)，其形式與常規(guī)火電廠類似。一環(huán)路、燃料包殼、安全殼構(gòu)成壓水堆的三道安全屏障。壓水堆經(jīng)過一系列的重大改進，已經(jīng)成為技術(shù)上最成熟的一種堆型。壓水堆最顯著的特點是結(jié)構(gòu)緊湊，堆型的功率密度大。同時與其他核電堆型比，經(jīng)濟上基建費用低、建設(shè)周期短、輕水價格便宜。三里島核事故中發(fā)生堆芯損壞的為壓水堆。目前我國已運行和在建的核電機組大部分為壓水堆。
沸水堆：使用水（輕水）作為慢化劑和冷卻劑。沸水堆只有一個回路。水通過反應(yīng)堆堆芯，轉(zhuǎn)化為蒸汽后直接到汽輪機廠房做功。因此，沸水堆具有直接循環(huán)、工作壓力低、堆型出現(xiàn)空泡安全系數(shù)高等特點。由于減少了一個回路，雖然與壓水堆相比減少了大量的設(shè)備降低了成本，但也帶來不足，如導(dǎo)致汽輪機帶有放射性，輻射防護和廢物處理復(fù)雜。福島核事故中發(fā)生事故的均為沸水堆。
重水堆：用重水（D2O）作為慢化劑的反應(yīng)堆。目前重水堆主要以加拿大CANDU為代表。重水堆是以重水作慢化劑的反應(yīng)堆，可以直接利用天然鈾作為核燃料。重水堆可用輕水或重水作冷卻劑。重水堆的主要優(yōu)點是可以利用天然鈾作為核燃料，同時實現(xiàn)不停堆換料。但基礎(chǔ)投資比重大、堆芯體積大。我國秦山三期為兩臺加拿大技術(shù)的重水堆。
