从20世纪50年代起，掌握核技术的一些发达国家，便着手研究将军用核技术向民用核技术转移，开始考虑利用核能来发电，让核能扯去“魔鬼”的外衣为人类服务。
1951年12月20日，美国的科学家将一座反应堆点亮了4个灯泡，从而拉开了人类和平利用核能的帷幕。实践证明，原子核能发电是可行的。
1954年6月，前苏联在奥布宁斯克建成世界上第一座原子能发电站，这座核电站的反应堆是浓缩铀石墨水冷却堆，热功率是3万千瓦，发电功率为5000千瓦，可供6000居民的小镇用电。这座核电站的诞生，揭开了人类和平利用原子能的新纪元，具有里程碑的作用。
继而，1956年10月，英国的考尔德·哈尔核电站投产运营。它的核反应堆是天然铀石墨二氧化碳气冷堆，发电功率为9万千瓦，其发电容量比前苏联的第一座核电站大约大10倍。
接着，1958年5月，美国威斯汀濠斯公司在宾夕法尼亚州的希平波特建成一座小型民用核电站，发电功率为6万千瓦。
从此，法国和其他一些国家也相继建立了起核电站，开创了大规模利用原子能发电的时期。核能发电，与其他发电形式相比，核能发电耗费低，污染少，而且安全性强，难怪核能发电在全世界迅速发展。核电站源源不断地为人类送来光明和温暖。
水上核电站
在陆地上建核电站，科学家们要考虑陆地的地震、地质条件、居民稠密区等各种情况，问题要考虑的比较复杂。
于是，科学家的视野聚焦到了水上。
在水上建核电站比陆地有着许多优点。
首先，造价低。在同样投资的情况下可以建造更多的核电站。
其次，就是上面所说的。不必考虑地质、人口等诸多因素。
第三是水上工作的条件几乎都一样，没有陆地上因地制宜的问题。
美国西屋电气公司建立了一座漂浮在海上的核电站。是在一个长130米、宽120米和深12米的铁制浮动箱上建造的小型核反应堆。整个核电站重约16万吨。浮动。箱浮出水面3米，有9米处于水下，可以在深15米的浅海中漂浮。
核电站的周围设有圆形防波堤，采用17万多个像星状一样的钢筋混凝土堆垒成的，而在堤的下面还有好多个长60米的混凝土沉箱作地基支承着；
在堤上还建有水闸，以便让海水进入核电站周围，作为反应堆工作时的冷却用水，当大潮来临，可关上闸。
俄罗斯的专家建造了两个KPT-40型反应堆的水上核电站，同水利工程、岸上设施及水上发电机组配套使用。
这种核反应堆是在核动力破冰船上建造的。
水上核电站的特点，本身是不能开走的，但它可以拖走，运到需要的地方去，与岸上的配套设施相连。
这种水上核电站的运转寿命为40年。每13年需要重新装备一次。与地面核电站相比，它不需要核废料掩埋场，可把核废料放在船内，等40年报废后；再对这些核废料按工艺规定处理，不会留下任何问题。
在海上建核电站，人们还惊喜地发现，由于在海上建有较高大的防波堤，还招引来鱼、虾的洄游，便于海洋生物的养殖和捕捞。
科学家们认为，海岸线很长的国家，可以充分利用这一优势，大力发展海上核电站，未来的海面上将会有许多海上“明珠”闪烁。
秦山核电站
如果你站在秦山的制高点上，就会远远看到1800米长、9米高，前后分三层的围海大堤横卧东西。反应堆辅助厂房、核燃料房、主控楼等建筑拔地而起，蔚为壮观，这就是秦山核电站。
秦山核电站，是我国第一座自行设计建造的核电站。连接位于杭州湾畔的海盐县。1985年3月20日开始动工，1991年并网发电。秦山核电站的建设者们，凭着自己的智慧和创新精神，克服了种种困难，完成了举世瞩目的核电站建设工作。
建立一座核电站，是一个需要由100个包含着大量设备、部件、仪器、仪表和管线的系统综合组成的大工程，仅反应堆、一回路、二回路等主辅系统就有30多个，再加上相配套的控制、检测等，共有170多个系统。其中设备就有5000台，仪表9000多个，阀门10000多个、管线几百千米。
核能专家童鼎昌全面负责核电站的核心设备——原子核反应堆本体和反应堆厂房等设计。在他的组织下，克服了近百个技术难题，工程师和工程技术人员经过了不知多少个不眠之夜，把国外经验与中国的具体实践相结合，采用过滤——蒸发——离子交换三级工艺流程，使排放的废水放射性浓度指数比国外同类指标还低。
为了确保秦山核电站的安全，不使辐射物质有半点漏出，核岛底板2万多平方米的大面积混凝土不能出现丝毫裂缝。核电站技术人员克服种种困难，于1985年6月浇灌完毕，两年之后不见裂缝，使一些外国专家为之惊叹。
安全壳筒体的施工，也是技术难度很大的工程。安全壳厂房呈圆柱形简体，穹顶柱高625米，壁厚1米。它是核岛的第三道屏障，质量要求相当高，工程技术人员采用张法预应力混凝土安全壳的结构形式，获得圆满成功。
1986年，秦山核电站进入了施工的关键性时刻一焊接贯通压力壳、蒸汽器、主泵反应堆的主管道。主管道直径86厘米，壁厚7厘米，一个焊口就要用1100多根总重量15千克的焊条，而管两端的焊接误差不得超过05毫米。这是一项难度很大技术。世界上只有法、美、日等国家能够独立施工。中国工程技术人员和上海核工院联合攻关，花了一年半的时间，获得了15000多个数据，摸索出最佳焊接技术。到1989年10月25日，16个主回路管道全部焊完，一次性合格率为9923％。经国际原子能机构运行前评审团全面检查，焊接质量全部优秀。
经过四年的艰苦奋战，秦山核电站终于在1990年年底并网发电。秦山核电站的建成，将给东南沿海地区的经济发展插上腾飞的翅膀。
中国秦山核电站的建设成功，显示了中国人的聪明才智和伟大的创新精神。1989年4月，国际原子能机构派出的运行前安全评审团认为“整个秦山核工业电站的建造工作是高标准的，质量保证是全面的，并渗透到项目的各个方面，启动和运行的设备工作是超前的”。
海底核电站
我们知道，陆地上有核电站，水上有核电站，那么海底也有核电站吗？
是的，海底核电站是人们随着海洋石油开采，不断向深海海底开发而提出的大胆设想。
这是因为，在勘探和海底开发时，尤其是开采五六百米以下深海海底的石油和天然气时，这就需要从陆地上的发电站向海洋采油平台远距离供电。而且需要特别长的海底电缆输送。这不仅在技术上增加了难度，而且也花费大量的资金。
面对这种情况，如果在采油平台的海底附近建造一个海底核电站，这样，就可轻而易举地将富足的电力送往采油平台，同时，还可为其他远洋作业设施提供廉价的电源。
为实现这一宏伟的目标，科学家为我们描绘出了新颖独特的海底核电站的蓝图。
同时，世界上不少科学家正在积极地研究和探索这一课题，提出种种设计方案。
不过，海底核电站的发电原理同陆地上的核电站基本上是相同的，只是所要求的条件更加苛刻。
首先，海底核电站要建在几百米深的海底，这就要求所有零、部件都要承受巨大的海水压力。
其次，设备密封性的要求相当高，要达到滴水不漏的程度。
再次，所有零、部件都具有较好的耐海水腐蚀的能力。
因而，这就要求海底核屯站所用的反应堆都安装在耐压的堆舱里，汽轮发电机则密封在耐压舱内。
之后，再将堆舱和耐压舱都固定在一个大的平台上。
美国在1974年，就提出了发电容量为3000千瓦的海底发电：站的设计方案，并描绘出了令人向往的蓝图。
这座海底发电站由反应堆、发电机、主管道、废热交换器、沉箱等五大部分。它选择了一种安全性非常好的铀氢化锆反应堆。
这种反应堆的独到之处，在于它的发电能力在极短的时间内能由零迅速上升到几百万千瓦，以后，又可以自动迅速地降落下来。因而，人们又称这种反应堆为“脉冲反应堆”。这种反应堆可极大地提高发电能力。
1978年，为对付“石油危机”，英国几家公司联合提出了海底核电：站的设计方案。它的最大特点是设计了两座核反应堆舱。这样设计的好处是，当一座反应堆停堆换料时或检修时，另一座反应堆可照常供电，可保证采油平台连续用电的需要。反应堆安置在长60米、直径为10米的耐压舱内，而耐压舱可在500米深的海底长期稳定工作。耐压舱的外壳是用双层5～7厘米厚的钢板制成，中间灌注混凝土，其厚度在05～15米，并随着水深而加宽。同时，汽轮发动机共装备3台，分别密封在耐压舱内，以确保电力供应的需要。
科学家们认为，随着海洋工程技术的发展，特别是开采海底的石油和天然气资源，海底核电站将幸运诞生，这一天将为期不远了。
太空核电站
高新技术的发展，人们将反应堆搬到卫星上，从而形成太空中的核电站。
人造卫星和太空飞行器在太空中飞行，一般需要电池发电，什么燃料电池、太阳能电池等都可以使用。然而，他们又都存在这样和那样的问题，无法满足大容量的电能需求。
怎么来克服这种弊端呢？
科学家们经过努力，终于找到了比较理想的卫星和太空飞行器用的电源——太空核反应堆。
太空核反应堆的电容量可达500瓦至几千瓦，甚至可高达百万瓦。比较先进的核电池同其相比，也是小巫见大巫。
太空核反应堆的工作原理同陆地上的核反应堆基本是相同的。所不同的是，太空核反应堆体积小，轻便实用。
太空核反应堆所用的燃料是纯铀-235.这种核反应堆连同控制装置，大约像2千克重的小西瓜一般大。
通常，反应堆运行产生的热能，可以通过三种方法转换成电能。
第一种方法，将装有液态金属的管子从反应堆中通过，液态金属就会吸收热量变成蒸气，来推动汽轮发电机组发电。它的能量转换率高，可达30％，但汽轮发电机的转速高，这在太空飞行无人维修的情况下，难以长时间安全运行。
第二种方法，以热电偶或热离子方式发电，它不需要转速很高的汽轮机，所以使用简便，可以长期稳定地发电。
第三种方法，是能量转换效率比热电偶高得多的热离子换能法。它是利用热离子二极管来完成能量转换的。
太空核反应堆不仅可用作太空飞行器和卫星的主要能源，而且还是未来用于考察和开采月球矿藏的理想电源。
轻水堆和重水堆
热中子反应堆是一种进行核裂变的反应堆。目前，已经实用化的热中子反应堆有轻水堆和重水堆。
现在使用的多为轻水堆。
在轻水堆中，水被兼作减速(和石墨一样起控制反应速度的作用)和冷却用。轻水堆又可分压水型和沸腾水型的，现大多数核电站用的都是压水型的。
压水堆最初被用来作核潜艇的动力。它的冷却水分为一次系统和二次系统两部分：
一次系统的冷却水保持在约160个大气压这样的高压，所以加热到约325℃仍可保持为液体状态。为了吸收核裂变中的中子，水中加入一点硼用以调整核反应的速度。一次冷却水直接同核裂变部分接触，将它产生的热量带走，经由蒸汽发生器进行热交换，使二次冷却水被加热到沸腾。
二次冷却水在60个大气压下被加热到275℃，成为蒸汽用来驱动发电用的汽轮机。
压水堆是利用浓缩铀工厂提供的低浓度铀-235作为核燃料。
铀-235是铀的一种放射性同位素，也是自然界中惟一存在的裂变核燃料，裂变中产生的中子，或被燃料棒中的铀-238所吸收，或使铀-235发生裂变，或逸出于燃料棒之外。
如果中子运动速度过快，则使铀-235发生裂变的机会变小了，所以要用(轻水或重水)和石墨作为减速材料，放在燃料棒四周，使中子速度减慢以有助于使铀-235发生裂变，减速后的中子能量最后都变为热能，为了把它送到外部，需要使用冷却材料(通常也用水)。
同时，把含有硼等吸收中子物质的控制棒放在堆芯中，当它插入燃料中时，产生的中子数量达不到临界值，裂变无法连续进行下去。当控制棒拔起来时，中子数目加多，通过连锁反应，铀的裂变便可连续进行下去。这种速度变慢的中子被称为热中子，利用热中子使铀-235裂变的核反应堆，称为热中子反应堆。
热中子反应堆中的重水堆，因它所用的冷却剂是重水(D20)而得名，它与轻水堆核电站相比，具有以下五个特点：
第一，因重水的慢化性能好，吸收中子少，能用天然铀作燃料，因而，发展重水堆核电站，不需要建立造价昂贵的铀同位素分离厂或浓缩铀厂。
第二，重水堆转换率比较高，约为80％，可以更有效地利用天然铀。
第三，重水堆的燃料烧得较透，铀-235含量低于通常的尾料浓度，约为025％，可以把它们暂时储存起来，等到快堆需要时再提取其中的钚，而不必急于进行处理，这就使燃料循环大为简化，从而使费用降低。
第四，在各种热中子堆中，重水堆所需天然铀量很少，同时，使所需的初装料和年需换料量也最小。
第五，重水堆对燃料的适应性很好，既能用天然铀或浓缩铀作燃料，又可以用铀-233、铀-235或钚-239以及它们的任何组合作裂变材料，并从一种燃料循环改变为另一种循环也很容易。
再者，重水堆中生成的钚，一部分在堆内参加裂变放出能量，另一部分则包含在燃料中，其净产钚量要比轻水堆多14～18倍。这样，发展重水堆电站，可为发展快中子增殖反应堆电站积累更多的钚。
快中子增殖反应堆
快中子增殖反应堆，是指吸收快中子产生裂变的一种反应堆。
快中子增殖反应堆用的核燃料是钚-239，在堆芯周围有一层铀-238，在天然中的含量为9928％，它本不是裂变元素，不能作为核原料，但在快中子反应堆中，铀-238吸收了钚-239裂变放出的中子后，跃身一变而成为新的钚-239.钚-239核比铀-235核裂变放出的中子多，加上快中子反应堆不需慢化剂，减少了中子被吸收的损失。
因此，裂变产生的中子除能维持裂变反应外，多余的中子被铀-238吸收，生成新的钚-239.
这就是说，快中子反应堆在使用核燃料的同时，还将热中子堆无法使用的铀-238变成了可利用的核燃料钚-239，而且生成的钚-239比用掉的还多，这叫增殖核燃料。由此可见，采用增殖反应堆的核电站能发出比用热中子反应堆的核电站多得多的电。
显然，一座快中子反应堆只要连续运行15～20年，就可以积累起足以装备与自身功率同样大的新反应堆所需要的核燃料，人们赞誉它为核燃料生产工厂。
快中子反应堆，不仅能够大大增殖核燃料，还有干净、热效率高等优点，目前，世界上许多国家都在积极发展快中子反应堆。
法国建造了“凤凰”快中子堆和“超凤凰”快中子堆，都采用了一体化的池式结构。
在埃及神话中，吉祥鸟凤凰每隔500年就会自焚，涅粲然后再复生。“凤凰涅架”就是这个道理，可以说法国人给快中子堆起的名字别有匠心，正符合这一反应堆的特点。
该反应堆容器是一个很大的不锈钢池子，直径22米，高10米，壁厚为35～50毫米，堆顶是3米厚的钢和混凝土做成的盖板，在这个钢池子里，除了堆心之外，还放人一回路钠泵、钠一钠热交换器，这就保证放射性钠不会离开反应堆容器。一回路钠由下而上经过核燃料，加热到545℃。然后，再进入钠-钠热交换器。
同时，在反应堆容器的外面，还包有一个同样厚度的钢容器。整个装置再装在1米厚的混凝土安全壳内，这样，是重重设防，保险加保险。
在1991年世界核电站统计表中，可以找到9座快中子堆核电站，但实际运行的只有4座，法国的“超凤凰”堆便是其中之一。
只是，快中子堆由于技术复杂，安全要求高，因而造价极高，投资约是压水堆核电站的5倍。
又如，俄罗斯现有四座快中子反应堆在运行，并正在建造80万千瓦功率的快中子反应堆。
日本原型快中子反应堆已于1994年建成，经济验证，快中子反应堆将于2004年建造。
人们预计，快中子反应堆将会成为未来能源舞台上的重要角色。
高温气冷堆
高温气冷堆是一种热中子堆，它用石墨作慢化剂与堆芯结构材料，用不与任何物质起反应的惰性气体——氦作为冷却剂，核燃料采用碳化物包壳，不含金属，因而堆芯能够承受高温，有很好的热稳定性和化学稳定性。
高温气冷堆的先进性，首先表现在安全性好，它是国际上公认的具有固有安全性的下一代新堆型。
到此，人们不免要问：什么是固有安全特性呢？
具体说来，就是当核反应过强、功率过大、堆内温度升高时，它能自动地降低反应性；当发生冷却剂流失、传热系统和控制系统失效、水进入堆芯等事故时，它能自动停堆；而堆芯的余热也不会超过容许的限值，还能非能动地载出堆外。
同时，还具有阻止放射性释放的多重屏障，使放射量不论在何种情况下，都保持在可接受的范围内。
值得说明的是，高温气冷堆在任何情况下绝不会发生像美国三里岛和前苏联切尔诺贝利核电站那样溶毁堆芯、放射性外泄等严重事故。
或许是受到人们喜爱的“傻瓜”相机一词的启发，有人将高温气冷堆称为“傻瓜堆”，形象地比喻中在任何情况下都是安全可靠的。
高温气冷堆的先进性，还表现在是惟一能提供高温工艺热的多用途核能源。
高温气冷堆氦气的出口温度可达950℃或更高，是现有各种反应堆中工作温度最高的堆型。它产生的热量既能用来发电，又可作为其他工业的能源。
高温气冷堆的发电效率还特别高，如果直接用氦汽轮机发电，则产生的电量要比同等功率的一般核电站多50％。
高温气冷堆可以使用的核燃料，是其他反应堆所望尘莫及的。它既能“烧”铀，又能“烧”钍，还能将这两种燃料混在一起“烧”。
鉴于高温气冷堆的优越性，它在国际上很受重视。
1991年3月，日本开工建造3万千瓦的实验堆，1998年已投入运行。
钍，在我国的含量十分丰富。我国也在积极从事高温气冷堆的开发论证和实验研究，许多关键技术取得了突破。
1992年3月，国务院批准在清华大学核研究院内建造一座热功率为10000千瓦兼发电约2000千瓦的高温气冷实验堆，要在2000年前建成并投入运行。
1994年5月，高温气冷堆被列入国家高技术计划重点项目。
热核聚变
在《天方夜谭》一书中，有一个“魔瓶”的故事，说一个渔夫在海上打渔，一网打了一个瓶子，把瓶盖打开，一个魔鬼出来了，要吃掉救他性命的渔夫，渔夫危难当头，用自己的大智大勇，机智地将魔鬼又骗人瓶内，盖上了瓶塞。
现在科学技术的高度发展，在科学家们的手下也诞生出了“魔瓶”——“托卡马克”装置。
当然，这种“魔瓶”装的不再是魔鬼，而是降伏的像氢弹那样威力巨大的“妖魔”。
在“魔瓶”里，进行着像氢弹爆炸那样的反应：两个较轻的原子核，如氘、氚等，在超高温的特定条件下，聚合成一个新的较重的核，如氦核，同时，把核中贮藏的巨大能量释放出来，人们把它称作核聚变反应，也叫热核反应。它放出的能量比原子弹爆炸时产生的能量还大好多倍。要是用1千克核燃料参加核聚变反应，释放出的能量相当于7000吨汽油或1万吨煤所放出的能量。
从这里也可以看出，核聚变反应比裂变反应释放出来的能量要多得多。
然而，要使不受控制的氢弹“妖魔”置于人工控制下，让其乖乖地听话又是何等的不易。它的两个反应条件足以使人望而却步。
第一，是高温。必须把核燃料加热到1亿度以上，使它的原子分离成离子和电子。
第二，是高压。要用强大的外力，在1秒的时间里把离子和电子约束到每立方厘米1万亿亿个以上的密度。
然而，在这样的高温高压下，任何材料做成的“瓶子”都会气化而消失。
受控核聚变比较好的装置是前苏联科学家设计的“托卡马克”装置。这是一个中空的环形管，逐段设置铁块作磁场的铁心，把管子围起来，配上高强度的磁场，把环形腔内的高温氘、氚封闭起来，使它们在环形腔内完全分解成带电的离子，而这些带电的离子在磁场作用下，只能沿磁力线方向运动，就像把高温的核燃料“盛放”在“磁瓶”里，有控制地运行热核反应一样。
令人欣喜的是，核聚变反应的资源非常丰富，一桶水里含有的氘中所蕴含的热核能，相当于300桶汽油所含的能量。汪洋大海里有的是水，仅海水里大约就含46万亿吨氘，按地球上目前的能量消耗来计算，可供人类使用几百亿年。
科学家们预言，受控热核聚变是人类未来理想的能源；
美国科学家计划，在2025年建成一座示范性的核聚变工厂，至于商业性核聚变工厂，则可能在2035年才能建成。由于核聚变试验需要巨额资金，美国、前苏联、日本等14个国家准备联合建造“国际热核试验反应堆”有10层楼那么高，它将是世界上第一个投入运行的核聚变反应堆，产生的能量估计将达到10～30亿瓦。
到那时，人们将能把动力从核聚变反应堆送到电网上去。
人们期望，核聚变作为一种理想的能源，将来会大放异彩。
