核电站的基本原理基于重原子（特别是铀-235）的裂变。当铀-235原子核吸收一个中子后，会变得不稳定并分裂成两个较轻的原子核，同时释放出大量能量（约200兆电子伏特）以及数个额外中子。这些中子可进一步引发更多裂变：这就是链式反应。
核电站主要由以下部分组成：
链式反应的控制由控制棒确保，这些控制棒由吸收中子的材料（硼、镉）制成。通过将这些棒插入或移出反应堆堆芯，可调节裂变次数。在紧急情况下，自动停堆系统（scram）可使这些棒瞬间插入以终止反应。安全壳结构通常采用预应力混凝土建造，可在事故发生时防止放射性物质泄漏。
| 反应堆类型 | 主持人 | 冷却 | 燃料 | 示例 |
|---|---|---|---|---|
| PWR（压水反应堆） | 轻水 | 压水 | 富集UO₂（约含3-5%的铀-235） | PWR – 法国（EDF） |
| BWR（沸水反应堆） | 轻水 | 沸水 | 富集二氧化铀 | BWR – 日本，美国 |
| RBMK | 石墨 | 轻水 | 天然铀 | 切尔诺贝利——苏联 |
| PHWR（坎杜堆） | 重水 | 重水 | 天然铀 | 加拿大 |
来源：国际原子能机构（IAEA）、世界核协会
核能具有诸多优势：持续发电、二氧化碳排放低、能量密度高。然而，它也引发了安全性、放射性废物管理及核扩散等问题。核废料的寿命（如钚-239等某些同位素可存在数十万年）意味着代际责任。
第四代反应堆正在研发中（快中子增殖堆、熔盐堆、高温气冷堆），旨在提升安全性、减少废物并优化资源利用。与此同时，核聚变——尤其是通过ITER项目——有望提供丰富能源且不产生长寿命废物，但仍处于实验阶段。
| 国家 | 核能发电量（太瓦时） | 核电在该国能源结构中的占比 | 全球核能生产份额 |
|---|---|---|---|
| 美国 | 约775太瓦时 | 18.5% | 约30.5% |
| 中国 | 约433太瓦时 | 4.9% | ≈ 17.0% |
| 法国 | ≈ 324 太瓦时 | 64.8% | ≈ 12.6% |
| 俄罗斯 | ≈ 217 TWh | 18.4% | ≈ 8.5% |
| 韩国 | ≈ 180 太瓦时 | 30.7% | ≈ 7.1% |
| 乌克兰 | ≈ 86 太瓦时 | ≈ 55% | 约 3.4% |
| 加拿大 | 约 85 太瓦时 | ≈ 13.7% | ≈ 3.3% |
| 日本 | ≈ 77 太瓦时 | 约 5.5% | ≈ 2.2% |
| 西班牙 | ≈ 54 太瓦时 | ≈ 20.3% | ≈ 2.1% |
| 印度 | 约48太瓦时 | ≈ 3.1% | ≈ 1.9% |
| 瑞典 | ≈ 47 太瓦时 | ≈ 28.6% | 约1.8% |
| 联合王国 | 约 37 太瓦时 | ≈ 12.5% | 约1.5% |
| 阿拉伯联合酋长国 | ≈ 33 太瓦时 | ≈ 19.7% | ≈ 1.3% |
| 芬兰 | ≈ 33 太瓦时 | ≈ 42% | 约 1.3% |
| 比利时 | ≈ 31 太瓦时 | ≈ 41.2% | ≈ 1.2% |
| 捷克共和国 | 约 30 太瓦时 | ≈ 40% | 约 1.2% |
| 巴基斯坦 | ≈ 24 TWh | ≈ 17.4% | ≈ 0.9% |
| 瑞士 | ≈ 23 TWh | ≈ 32.4% | ≈ 0.9% |
| 斯洛伐克 | ≈ 18 太瓦时 | ≈ 61.3% | ≈ 0.7% |
| 台湾 | ≈ 17.8 太瓦时 | ≈ 6.3% | ≈ 0.7% |
| 巴西 | 约 14.5 太瓦时 | ≈ 2.2% | ≈ 0.6% |
| 匈牙利 | ≈ 15 TWh | ≈ 48.8% | ≈ 0.6% |
来源：国际原子能机构（IAEA）PRIS《2023年运行经验》及世界核协会《2024年世界核工业绩效报告》
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