核能问世的准备时期，可以追溯到19世纪末至20世纪初。19世纪末，英国物理学家汤姆逊发现了电子。1895年，德国物理学家伦琴发现了X射线。1896年，法国科学家贝克勒尔发现了放射性。1898年，居里夫人发现了放射性元素钋，她又通过艰苦努力，于1902年发现了另一种放射性元素镭。1905年，著名科学家爱因斯坦提出相对论。核能就是通过原子核反应，由质量转换成的巨大能量。1932年，英国物理学家查得威克发现了中子。意大利物理学家费米在1934年以中子撞击铀元素后，发现会有新的元素产生。1938年，德国科学家奥托•哈恩及其助手斯特拉斯曼在用中子轰击铀原子核时，发现了核裂变现象。1942年，美国芝加哥大学建造了世界上第一座核反应堆。1945年，美国向日本投放两颗原子弹，加速了反法西斯战争的结束。1946年，我国物理学家钱三强、何泽慧在法国居居里实验室发现了铀原子核的“三裂变”、“四裂变”现象。1957年苏联建造了世界上第一座核电站——奥布灵斯克核电站。它让普通民众知道，核能不仅只能用于恐怖的核武器，还能用于发电，成为能源。而核能利用的主要方式就是通过裂变反应堆。

裂变反应堆是一种实现可控核裂变链式反应的装置，那么什么是链式裂变反应呢？例如235U核吸收一个中子后发生裂变，释放约200兆电子伏特的能量，同时平均放出2～3个中子，除去反应的中子，如果还有一个中子能引起另一个235U核发生裂变，则可使裂变自持地进行下去。仅仅一个核裂变释放的能量只有3.4×10^-11焦耳(J)，和通常所使用的能量相比是微不足道的。为了使核裂变能达到实际利用的程度，必须使大量的核发生裂变，这就必须维持裂变链式反应。在裂变反应中，中子有3种可能的归宿：引起裂变，被吸收和逸出核燃料。天然铀的主要成分是238U和235U，235U仅占0.71%。235U是很好的裂变燃料，任何能量的中子都可使它裂变，且对热中子有很大的裂变截面；而热中子不能引起238U裂变，238U吸收热中子可发生(n，γ)反应。中子被吸收和逸出核燃料属于损失。为了实现裂变链式反应，必须减小这两种损失，使得后一代裂变过程得到的中子数与前一代引起裂变的中子数的比值，即中子的增殖系数k≥1。

那么反应堆类型到底有多少种呢？这是一个比较纠结的问题，因为不同的分类方法会有不同的结果。核反应堆根据燃料类型分为天然铀堆、浓缩铀堆、钍堆；根据中子能量分为快中子堆和热中子堆；根据冷却剂(载热剂)材料分为水冷堆、气冷堆、有机液冷堆、液态金属冷堆；根据慢化剂(减速剂)分为石墨堆、重水堆、压水堆、沸水堆、有机堆、熔盐堆、铍堆；根据中子通量分为高通量堆和一般能量堆；根据热工状态分为沸腾堆、非沸腾堆、压水堆；根据运行方式分为脉冲堆和稳态堆；根据用途还可以分为生产堆，实验堆，发电堆，动力堆，增殖堆，等等。核反应堆概念上可有900多种设计，但现实上非常有限。下面是简单的一个分类表。

在这里简单的介绍几种比较出名的反应堆：

压水堆：压水堆的显著特点是结构紧凑，堆芯的功率密度大。这是由于水的慢化能力及载热能力好，比热大，导热系数高，在堆内不易活化，不容易腐蚀不锈钢、锆等结构材料，因而采用轻水作慢化剂和冷却剂。压水堆核电站的另一个特点是经济上基建费用低、建设周期短。压水堆核电站的主要缺点有两个：第一，必须采用高压的压力容器，为了提高压力，就要有承受高压的压力容器。这就导致了压力容器的制作难度和制作费用的提高。第二，必须采用有一定富集度的核燃料。因此轻水堆要求将天然铀浓缩到富集度3%左右，因而压水堆核电站要付出较高的燃料费用。

沸水堆：沸水堆与压水堆是一对同属于轻水堆家族，都使用轻水作慢化剂和冷却剂，低富集度铀作燃料，燃料形态均为二氧化铀陶瓷芯块，外包锆合金包壳。但水在堆内是沸腾的。与压水堆核电站相比，沸水堆核电站还有以下几个不同的特点：一、核反应堆产生的蒸汽被直接引入蒸汽轮机，推动汽轮发电机发电。这是沸水堆核电站与压水堆核电站的最大区别。沸水堆核电站省去一个回路，因而不再需要昂贵的、压水堆中易出事故的蒸汽发生器和稳压器，减少大量回路设备。二、将冷却水在堆芯沸腾直接推动蒸汽轮机的技术方案可以有效降低堆芯工作压力。为了获得与压水堆同样的蒸汽温度，沸水堆堆芯只需加压到约70来个大气压，即堆芯工作压力由压水堆的15MPa左右下降到沸水堆的7MPa左右，仅压水堆堆芯工作压力的一半。这使系统得到极大地简化，能显著地降低投资。三、与压水堆相比，沸水堆最大的特点是堆内有气泡，堆芯处于两相流动状态。由于气泡密度在堆芯内的变化，在它的发展初期，人们认为其运行稳定性可能不如压水堆。但运行经验表明，在任何工况下慢化剂空泡系数均为负值，空泡的负反馈是沸水堆的固有特性。它可以使反应堆运行更稳定，自动展平径向功率分布，具有较好的控制调节性能等。

重水堆：加拿大是发展重水堆的代表。重水堆是指用重水作慢化剂的反应堆，而对于压水堆与沸水堆都是采用轻水作为慢化剂。那么自然会与压水堆有显著的不同。中子经济性好，可以采用天然铀作为核燃料；中子经济性好，比轻水堆更节约天然铀；可以不停堆更换核燃料；重水堆的功率密度低；重水费用占基建投资比重大。重水和轻水作为慢化剂是性质不同的两种慢化剂，优缺点也是不同，所以重水堆是轻水堆强有力的竞争对手。由于重水堆比轻水堆更能充分利用天然铀资源，又不需要依赖浓缩铀厂和后处理厂，所以印度、巴基斯坦、阿根廷、罗马尼亚等国家已先后引进加拿大的重水堆。我国的秦山第三核电站也从加拿大引进了两个重水堆核电机组。

2002年9月20日美国能源部部长宣布，美国、阿根廷、巴西、加拿大、法国、日本、韩国、南非、瑞士、英国等10个国家已同意开发6种第四代核反应堆概念。2002年9月19～20日在东京召开的第四代核反应堆国际论坛（GIF）的一次会议上达成的。气冷快堆，铅合金液态金属冷却快堆，熔盐反应堆，液态钠冷却快堆，超临界水冷堆，超高温气冷堆。

高温气冷堆：气冷堆是用气体（二氧化碳或氦气）作为冷却剂的反应堆。气体的主要优点是不会发生相变。但是由于气体的密度低，导热能力差，循环时消耗的功率大。为了提高气体的密度及导热能力，也需要加压。

快中子反应堆，简称快堆，是堆芯中核燃料裂变反应主要由平均能量为0.1MeV以上的快中子引起的反应堆，即是由快中子发生裂变反应。目前快堆中的冷却剂主要有两种：液态金属钠或氦气。根据冷却剂的种类，可将快堆分为钠冷快堆和气冷快堆。气冷快堆由于缺乏工业基础，而且高速气流引起的振动以及氦气泄漏后堆芯失冷时的问题较大，所以目前仅处于探索阶段。钠冷快堆用液态金属钠作为冷却剂，通过流经堆芯的液态钠将核反应释放的热量带出堆外。

超临界水反应堆，使用超临界水作为工作流体。SCWR是以轻水反应堆（LWR）为基础，运作于高温高压环境，采取直接、一次性循环。最初的设想是：采取如同沸水反应堆（BWR）的直接循环。但在改用超临界水作为工作流体后，水便为单一相态，类似压水反应堆（PWR）。SCWR的可运作温度比BWR与PWR还高。

熔盐反应堆，这有许多不同细部设计的延伸型，目前也已建造了几个实验原型炉。最初和目前广泛采用的概念，是核燃料溶于氟化物中形成金属盐类，如：四氟化铀（UF₄）和四氟化钍（ThF₄）。当燃料熔盐流体流入以石墨减速的堆芯内时，会达到临界质量。现行大部分设计是将熔盐燃料均匀分散在石墨基体中，提供低压、高温的冷却方式。

行波堆：行波堆是一种满足四代核能技术要求和安全标准的金属燃料钠冷快堆，采用铀锆合金燃料，换料周期长并并可以大量使用贫铀，机组可利用率设计值高于90%，具有高效利用铀资源、减少乏燃料卸出量等优势。美国当地时间2015年9月22日，在西雅图召开的中美省州合作研讨会上，中国核工业集团公司与美国泰拉能源公司签署了行波堆合作文件。和其他核反应堆不同的是，行波堆技术可以直接利用被废弃的铀同位素，甚至是只经过简单转化的核电站废弃燃料，对其深度焚烧而产生巨大能量，经济效益明显。同时，它的一大优势是无须换料及后处理，不仅可以提高运行安全性，更能极大降低核扩散风险。“行波堆”在形成核裂变后，推动中子往复燃烧，形成行波状，因此得名。业界有人将其称作“第四代”核电技术。

世界核电的发展几经风雨，历史上曾发生过几起较大的核电站事故，例如，1979年3月28日美国三哩岛核电站反应堆堆芯熔化事故；1986年4月25日前苏联切尔诺贝利核电站反应堆堆芯熔化爆炸事故，这是由于早先的原型核电站设计本身存在缺陷或人为操作错误所致，存在较大潜在风险。今年3月11日，日本福岛核电站反应堆氢爆炸事故，是由于核电设计基准和应急准备没有考虑到强地震诱发的大海啸等，多重极端自然灾害的叠加打击下所致。由于社会对核安全的重视，现代科学技术的发展已经使这种潜在风险降低到很小。总体上说来，核电站是安全的、清洁的和低碳排放的产业，核能是清洁的能源。我国和世界各国核能发展的历史已经充分证明了这一点。目前中国的核电策略，除了加大对当做保障能源的化石能源的开发外，中国政府仍然将核电站的建设视为解决未来能源和环境问题的主要途径。