20世纪70年代，英国发展起低浓铀石墨气冷堆，这就是改进型石墨气冷堆。70年代中期建成2座核电站，每座电站2座堆，单堆功率为660兆瓦。
在石墨气冷堆的基础上，美国、英国、前苏联和德国还发展起来一种先进的高温气冷堆。它用石墨作堆芯材料和慢化剂，氦气作冷却剂。所以称作“高温”，是由于它的堆芯出口温度通常在850℃以上。
早在20世纪40年代，美国为发展宇宙火箭曾设想了高温气冷堆，但由于军用价值不大而放慢了开发的速度。到60年代中期，英国建成了一座名为“龙”的高温气冷试验堆（热功率为20兆瓦），美国建成了一座名为“桃花谷”的高温气冷试验堆（热功率为55兆瓦），德国建成了一座名为“球床”的高温气冷试验堆（热功率为15兆瓦）。其中“球床”的出口温度最高，达850℃，为3堆之冠。
在试验的同时，美国、英国和德国都有庞大的发展计划，准备大力发展高温气冷堆。将它看作最有发展前途的堆型，是从热中子反应堆过渡到快中子反应堆的过渡堆型。德国尤其重视这种堆型，因为德国的褐煤蕴藏量极大，利用高温气冷堆为气化煤供热。日本则有计划利用高温气冷堆供热来炼钢。20世纪70年代，美国、英国和德国都投巨资进行研究，只是由于发生石油危机使资金受到影响，研究与开发的进度受到极大的影响。但是专家普遍认为，高温气冷堆是一种非常有前途的堆型。20世纪90年代，我国也进行了高温气冷堆的实验研究，为未来的应用做基础研究。
高温气冷堆的应用有很好的前景。由于目前多数运营的核电站都采用中温反应堆，反应堆所产生的热能只有1／3被转换为电能。除了个别堆将余热用于淡化海水或供暖，大多数的余热都白白地排放掉了。由于高温气冷堆的发电热效率可达40％，冷却剂的出口温度能达到1000℃以上。人们将邀“高温”视为未来海水淡化、炼钢、煤的气化和焦化、为化工企业供热的理想热源。
轻水反应堆轻水就是普通水。它在反应堆中用作冷却剂和慢化剂。这就是将这种堆称作轻水堆的原因了。目前在世界上运行的核电机组多数为轻水堆。轻水堆分为2种，即压水堆和沸水堆。
压水堆内的压强和温度很高，堆内的压强可达150个大气压，温度达300℃。由于压强很高，这时的水是不沸腾的。沸水堆则允许在反应堆中产生一定的沸腾。
压水堆
20世纪50年代，美国在发展核潜艇时，开始研究和建造压水堆。1957年，美国在希平波特建成世界上第一座压水堆试验电站。60年代初，由于这种堆型的技术逐渐成熟，从60年代中期开始逐渐被多数国家所接受。
沸水堆的资格比压水堆要老一些。1944年，美国洛斯阿拉墨斯实验室建成世界上第一座沸水堆实验装置，并且也是世界上第一座液体燃料反应堆。这座堆并非为了发电，而是供原子弹研究之用。后来，美国阿贡实验室继续研制沸水堆。由于沸水堆可以产生蒸汽，特别是由于后来技术上的改进，可以利用蒸汽直接推动汽轮机，因此大大提高了蒸汽利用的效率。
重水反应堆重水在堆中做慢化剂，冷却剂可由重水、轻水、有机溶剂或气体充当。世界上第一座试验性重水堆是在加拿大于1962年建成的。它以天然铀做燃料。为了节省重水，人们又提出沸腾轻水冷却重水堆。重水堆还使钚产量得到提高，并将钚放入堆中去“烧”，可以实现钚的自持循环。
自从重水堆建成后，它已发展到工业应用阶段，并且主要是加拿大对此作重点研究。重水堆在选择冷却剂上具有较大灵活性，特别是选择有机溶剂做冷却剂，可以将地球上大量的钍-232（贮量为铀的3～5倍）转变为可裂变的铀-233，更加有效地利用核燃料。遗憾的是，有机溶剂的毒性较大，使技术上存在一定的困难。但可以想见，一旦研究取得重大的突破，对利用天然核物质具有重大的意义。
固增殖堆
转换堆只能利用占天然铀中的0.7％的铀-235和从铀-238转换为少量的钚-239。这个过程差不多消耗一个铀-235原子只能产生0.6～0.7个钚-239原子。这样只能利用天然铀能量的1％～2％。由于地球上铀资源是有限的，按现在的发展来看，在不长的时间内就会出现铀短缺的现象。为此要在提高核燃料的有效利用率上下功夫，这就是为什么要研究增殖堆的意义所在。
增殖堆是指消耗掉一个裂变原子可以产生一个以上的新裂变原子.这种堆把不能直接作为裂变燃料的铀-238和钍-232变成新的裂变燃料钚-239和铀-233。
这样，利用增殖堆可以使天然铀能量的利用率达到60％～70％，使贮量丰富的钍资源利用起来。
增殖堆可分为热中子增殖堆和快中子增殖堆。
热中子增殖堆1828年，著名化学家贝齐里乌斯在挪威的钍石矿石中发现了钍。钍是根据斯堪的那维亚神话中的雷神名字命名的。它是一种天然的放射性元素，但不能直接作为核燃料。如果把钍放入核反应堆中，经中子照射就可以转变为铀-233。铀-233是一种品质很好的核燃料。因此，钍是一种可增殖材料或称作可再生材料。
热中子增殖堆有两种堆型，即轻水堆和熔盐堆。轻水增殖堆是在压水堆基础上发展起来的，并且也是一种压水堆。1974年，美国将希平波特的民用压水堆改装成轻水增殖堆，并且用铀-233作燃料，用钍-232作增殖材料。增殖堆的特点是尽可能使中子损失减少，以便利用更多的中子使钍-232转变为铀-233。
由此可见，轻水增殖堆是以钍-铀循环为基础的增殖堆，它为热中子堆增殖核燃料开辟了新的且经济的途径。轻水增殖堆为核潜艇的技术改造也提供了一些好的经验。因为核潜艇堆芯寿命是4年左右，即4年要大修一次，每次大修需时1年左右。这使核潜艇的利用率大为降低，即每5艘核潜艇只能当4艘使用。况且大修时也易被敌方发现。核潜艇安装了轻水增殖堆可以使其寿命延长。
熔盐增殖堆也是一种新型的热中子增殖堆，它的核燃料是一种熔融的（低熔点）氟化盐。氟化盐既是核燃料、又是冷却剂。这种熔盐增殖堆还可以在运行过程中连续进行燃料的后处理，并及时除掉裂变毒物。因此可以在发电的同时生产新的核燃料。
熔盐增殖堆是1954年在美国建成的。最初的热功率只有2.5兆瓦。主要是用于研究核动力飞机，为飞机提供一种新型的动力源。现在的研究也注意开发其发电设施，甚至有人提出将聚变堆与熔盐堆结合起来，以提高燃料的利用率。
快中子增殖堆快中子增殖堆可简称为快堆。这是一种很理想的反应堆，因此受到极大的重视。
说到利用核能的发电装置，快堆的资格比热堆的资格还要老一些。1951年8月，美国研制成功第一座钠冷快中子反应堆，科学家将它与发电机连接起来，由核能转变的电能竟使一排房子的电灯点亮。由于它只有200千瓦，所以未将这快堆发的电并入电网。
快堆与热堆的根本区别在于，引起裂变反应的中子能量。快中子的能量超过1兆电子伏特，所以快堆烧掉核燃料的速度远大于热堆。必须要用浓缩铀（浓度为20％～30％）或钚-239，因此，在没有大量钚-239积累的条件下，热堆便被首先发展起来了。此外，快堆还有一个特点是，核反应堆工作时所产生的核燃料比消耗的多。它的增殖材料主要是铀-238，使之变为钚-239。在快堆中消耗掉一个钚-239原子可以产生1.1～1.4个新裂变原子。
根据不同的冷却方案，快堆可以分为钠冷快堆和气冷快堆两类。
钠冷快堆是以液态钠作冷却剂，以铀-钚混合氧化物作燃料，堆内没有慢化剂。核燃料在快中子的打击下产生核裂变反应，放出大量的热能被钠带出去，并产生大量蒸汽推动汽轮机。
在快堆技术研究中，法国的发展最快。最有代表性的是“凤凰”模式快堆。它于1973年8月31日建成，是世界上最早实现满功率运行的模式快堆。它的电功率为250兆瓦，采用的是钠冷却技术。为什么法国的快堆要叫“凤凰”呢？凤凰是中国古代传说的神鸟，在西方凤凰也是神鸟。西方人认为，凤凰是永生的。它的永生方法是很特别的。凤凰到1000岁时，它感到自己要死了。这时它要投入火堆，烈火的烧炼使它得以升华，并变得年轻漂亮。
气冷快堆使用气体冷却剂，压力很高，解决高压容器的问题很不容易，因此发展较慢。20世纪70年代曾根据高温气冷堆的经验和工艺，科学家提出直接建造气冷快堆。
从现在探明的铀资源来看，铀-238占99％。在热堆发展时，铀-235不断消耗，而铀-238只能以废料堆积着。如果快堆能发展起来，有60％～70％，的铀-238就可以被利用起来，热堆的废料仍可用作快堆的原料。这使核能可以满足人类之需达几百年。如果快堆与热中子增殖堆相结合，将钍资源利用起来，则核能可以满足人类之需达千年以上。由此可见，快堆就像一个火堆，可使热堆的废料再加以重新利用，进而解决核废料的处理问题。这也是符合可持续发展的战略要求的。
从发展的观点上看，快堆可以提供更为廉价的电力。由于热堆对富铀矿的依赖，在富铀矿日趋减少的情况下，铀价会迅速上涨，进而使核电价格上涨，使核电的竞争力大大下降。快堆的核燃料成本很低，从经济上讲是很合算的。
我们也要看到，快堆技术是非常复杂的，利用快堆技术的困难是很大的。它的技术尚未成熟，但是由于快堆性能之优越性，对核能利用更为经济，这是值得认真研究的。特别是对于中国，在初步掌握热堆技术的基础上，我们应加紧对快堆技术的研究，争取以较少的时间追上世界的先进水平，建立我们的快堆技术体系。
太空和海底核电站
在航天技术不断发展的今天，许多航天器需要强大的动力支持。因此人们很自然地想起核电技术，想象将核电站安装到航天器上。
在太空活动中，科学研究是多方面的，而支持这些研究的基础之一就是电源，仪器工作需要电源，人类的活动和生存也需要电源。人们开发出的太阳电池已大大满足了这些需要，但是如果对功率要求很高时，太阳电池就有些力不从心了，而核电是一种非常好的选择。
空间的电源装置往往要求体积小、重量轻、输出功率大、性能可靠、寿命长、成本不能太高。对于这些要求，传统的化学电池是难于满足的，太阳电池对于大功率的要求也是难于满足的，只有核电站能做到这一点。
核电源可分为2种，即放射性同位素电池和核反应堆电源。
放射性同位素电池是利用放射性同位素衰变过程放出的热能来发电，所以它可以作得很小，但寿命较长，可达5～10年。例如，钚-238作热源的电池可以做得十分精巧，可用作人工心脏的电源。在空间中应用的放射性同位素电池也很小，质量为2千克，直径只有12.5厘米，高度不足14厘米。它提供的动力相当于一台重300千克的镍-镉电池供给的电力。但是，如果功率需要上百千瓦，乃至上千千瓦，放射性同位素电池就无能为力了。
同放射性同位素电池的发电原理不同，太空核反应堆发电则是利用核裂变反应来发电。太空核反应堆通常采用铀-235作燃料。从理论上讲，所需的铀量只有一个棒球大小。它的冷却剂选用性能很好的液态金属（如钠钾合金）。电站的输出功率很高，这是其他太空电源不可企及的。
美国在1965年发射的SNAP-10人造卫星就装有太空核电站，前苏联也先后研制成功了“罗马斯卡”太空核电站和“黄晶”太空核电站。这些空间核电站主要是为了支持航天器的仪器工作。除此之外，人们还在设想，在未来的月球开发中，核电站也是一种适宜的动力源装置。如果能在月球或小行星上找到铀矿，这会使太空核电站的成本大为降低。
当然，太空核电站还是有许多问题的。像1978年1月24日发生在加拿大的核污染，就是前苏联“宇宙954”飞船坠落造成的。原因是它携带了小型核电站，在飞船坠落时核电站解体，放射性残骸造成了污染。这样的污染已不止一次了，美国和前苏联都有好几次太空核污染的事件发生。所以，建造太空核电站要首先考虑安全的问题。
随着人类在海洋开发的规模不断扩大，由于对大功率设施供电的需要，使得常规电站受到很大限制。特别是向海洋深处的开发，水下输电也是一个极大的问题。一般来说，建设海底核电站也是一个很好的技术方案。
海底核电站的优点也是可以长时间不添燃料，工作可靠，可以遥控操作。随着深海技术不断发展的条件下，海底核电站的可行性就愈加突出。比起常规电站，海底核电站的维修和保养也十分方便。电站浮出水面，只需拖至滨海基地即可。一般来说，海底核电站主要的要求是密封要好，并且要求非常苛刻。
核动力推进技术
核裂变能提供如此强大的能源，人们首先想到它在军事上的广泛用途。除了美国的“曼哈顿工程”之外，人们利用核动力驱动舰船的研究也一一付诸实现。核动力装置体积小、功率大，舰船的续航能力强，这对运输业也产生了重大的变革，特别对海上运输业的影响是非常深远的。
核潜艇
18世纪下半叶，人们发明潜艇之后，它在海军战史上不断立下各种战功，特别是。1957年，美国还为核潜艇安装了导弹。这是潜艇发展史上又一次突破，核潜艇成了一个巨大的核武库。
新潜艇还创造了一个又一个的新纪录。它曾三进三出北冰洋。1958年8月3日23点15分实现了人类首次穿越北冰洋，航程8164海里，历时21天。
20世纪70年代初，前苏联的水下战略核力量与美国相比还是微不足道的，但到80年代也一跃成为最大的核潜艇国家之一。他们的新式核潜艇航速可达40海里／小时，潜水深度达600米。到80年代，美、苏、英、法共拥有300多艘核潜艇，其中美国占150多艘，前苏联占120多艘，其余为英法所有。
在所有的核潜艇中，很有代表性的是美国的“三叉戟”核潜艇。这是美国20世纪60～70年代研制的核潜艇，后来又拨款280多亿美元建造4艘这样的核潜艇。
“三叉戟”核潜艇长约171米、宽约13米、吃水深度达11米，水面排水量为5750吨、水下排水量为1.87万吨。发动机功率为3万马力，采用自然循环压水堆。由于是自然循环，它取消了主要噪声源之一的主泵。这种核潜艇可以连续航行180万千米，可连续在水下呆9年。
核舰船
