核能发电最广泛的运用形式是压水堆核电厂，其工作原理见图。在反应堆工作压力下保持液态的去离子水，作为冷却剂流经反应堆堆芯，带出核燃料裂变释放的热量，并在流经蒸汽发生器时将热量传给传热管外的二回路水，使之变为蒸汽，去驱动汽轮发电机组发电。降温后的冷却剂由主泵送回堆芯，构成一回路循环。在汽轮机做功后的乏蒸汽在主凝汽器内被冷凝成水，经逐级加热并由给水泵送回蒸汽发生器二次侧，形成封闭的二回路循环。由泵驱动的三回路冷却水使主凝汽器中乏蒸汽冷凝，并将其废热带到最终热阱。

典型压水堆核电厂工作原理示意图

核裂变在释放热量的同时，还产生大量放射性裂变产物，这就决定了核电厂与火电厂大不相同的运行特点：①反应堆停堆后仍需继续冷却，带出堆芯内裂变产物衰变产生的剩余释热，否则可能导致燃料组件烧毁事故。②需严格控制一、二回路水质，以减轻腐蚀和辐照活化产物的产生，保护运行人员安全。③需严格执行核电厂流出物监测，以保护环境免受污染。④反应堆操纵员需经长期严格培训、考试并取得核安全监管机构颁发的执照方可被授权上岗。⑤需事先制定事故处理规程，以确保机组运行安全，防止放射性物质失控外泄。⑥商用机组功率大、比投资高、燃料成本低，宜作为基本负荷运行。⑦换料取出的乏燃料组件和运行产生的放射性废物需进行处理和处置。⑧使用寿期结束后，需按规定实施退役处理。

核能发电在应对世界性能源危机，保护环境，促进人类社会和自然界和谐、可持续发展方面具有独特的作用。在中国则具体表现在：①通过国内铀资源的勘查与开采、国外铀资源的投资开发，以及国际铀贸易市场的采购，建立铀产品的战略储备，中国核电发展的燃料供应是有保证的。与其他可再生能源发电技术相比，核电可以提供长期稳定、清洁高效的电力，有利于调整中国电力产业结构。②核电厂运行不排放二氧化碳，也不产生二氧化硫和氮氧化物，有助于减轻温室效应和酸雨、烟尘的环境污染，促进低碳经济发展，但核电厂废热排放造成的热污染比火电厂大。③正常运行时，核电厂废液废气排放受到严密控制与监督，给周围居民与环境造成的额外辐射一般不到天然本底辐射的1%。核电厂用过的乏燃料经后处理回收其中有用的铀和钚后，形成的高水平放射性废物量与体积均很有限，在技术上完全能经过核嬗变进行处理，实现与生物圈的长期封闭与隔离处置。④一台百万千瓦级的核电机组每年换料仅需30吨左右的核燃料，从而有效缓解电煤的运输压力，并节省大量宝贵的化工原料。⑤核电设备国产化可带动冶金、材料、机电仪等众多行业的技术进步与升级换代，促进国民经济发展。