能源是社会和经济发展的基础，是人类生活和生产的要素。随着社会的进步和科学技术的发展，能源的需求也在不断扩大，而且增长很快，尤其是一些不能再生利用的一次能源越来越少，导致能源供应出现紧张局面。为了缓解能源矛盾，全世界都在积极开发新的能源，如核能、风能、太阳能、潮汐能以及生物质能等。核能是被公认的唯一现实的可大规模替代常规能源的既清洁又经济的现代能源。
一、原子能发电
原子能是指原子核裂变所释放出的巨大核能，可分为两种：一种是重金属元素（如铀、钚等）的原子核发生裂变放出巨大能量的过程，称为裂变反应；另一种是由一些轻元素（如氢的同位素氘、氚等）的原子聚合成较重的原子核时放出巨大能量的过程，如氦放出的巨大能量，称为聚变反应。原子能发电厂即核电厂，就是利用核能生产电能的电厂，主要采用裂变反应，即利用235U被中子轰击，发生原子核裂变放出的能量作为热源，由水或气体作为冷却剂带出热能，在蒸汽发生器中把水加热变为蒸汽，推动汽轮发电机组做功发出电能。
核能不仅单位能量大，而且资源丰富。地球上蕴藏的铀矿和钍矿资源相当于有机燃料的几十倍，运输和储存方便。核电厂具有污染小、发电成本低等优点。如果进一步实现受控核聚变，并在海水中提取氚加以利用，会从根本上解决能源供应的矛盾。一座1000MW的核电站，每年需30t核燃料，同样规模的火电厂每年需300万t煤。
核能在人类生产和生活中应用的主要形式是核电。从1954年前苏联建成第一座核电厂以来，核能发电得到很大发展。法国核电站的发电量已占到该国总发电量的80％。至2010年，我国已建成投入运行的核电机组装机容量为10 820MW，在建的核电机组26台，装机容量为29 140MW，预计到2020年，核电机组总装机容量将达到80000MW。
第一代核电厂是早期的原型堆电厂，即1950～1960年前期开发的轻水堆核电厂；第二代核电厂是1960年后期到1990年前期在第一代核电站基础上开发建设的大型商用核电厂；第三代是指先进的轻水堆核电厂，即1990年后期到2010年开始运行的核电站，第三代核电站采用标准化、最佳化设计和安全性更高的非能动安全系统；第四代正在开发试用，主要特征是经济性高（与天然气火力发电站相当）、安全性好、废物产生量小，并能防止核扩散。若核反应堆的类型不同，则核电厂的系统和设备也不同。
图1-7所示为第二代的沸水堆核电厂的流程图。它只有一个回路，在压力容器中产生的饱和蒸汽经分离器分离后直接进入汽轮机做功。
图1-8所示为第二代的压水堆核电厂的流程，是目前世界上商业反应堆的主流。该电厂主要由压水反应堆、反应堆冷却剂系统（简称一回路）、蒸汽和动力转换系统（又称二回路）、循环水系统、发电机和输配电系统及其辅助系统组成。通常将一回路及核岛辅助系统、专设安全设施和厂房称为核岛。二回路及其辅助系统和厂房与常规火电厂的系统及设备相似，称为常规岛。电厂的其他部分，统称配套设施。实质上，从生产的角度讲，核岛利用核能生产蒸汽，常规岛用蒸汽生产电能。