核電站又稱核電廠，它指用鈾、钚等作核燃料，將它在裂變反應中產生的能量轉變為電能的發電廠。核電廠主要以反應堆的種類相區別，有壓水堆核電廠、沸水堆核電廠、重水堆核電廠、石墨水冷堆核電廠、石墨氣冷堆核電廠、高溫氣冷堆核電廠和快中子增殖堆核電廠等。核電廠由核島（主要是核蒸汽供應系統）、常規島（主要是汽輪發動機組）和電廠配套設施三大部分組成。核燃料在反應堆內產生的裂變能，主要以熱能的形式出現。它經過冷卻濟的載帶和轉換，最終用蒸汽或氣體驅動渦輪發電機組發電。核電廠所有帶強放射性的關鍵設備都安裝在反應堆安全殼廠房內，以便在失水事故或其他嚴重事故下限制放射性物質外溢。為了保證堆芯核燃料在任何情況下等到冷卻而免于燒毀熔化，核電廠設置有多項安全系統。

    核電站使用的是3%濃度的鈾235，而1公斤鈾235所能提供的能量在理論上相當于2300噸無煙煤，即便在現有的技術條件下，也相當于20噸至30噸煤。因此，核能發電的成本遠遠低于傳統的發電方式。在這種情況下，核能一度被認為是解決能源危機的希望，特別是在1970年代的幾次石油危機期間。

    盡管核電站和核武器都使用鈾235，但濃度是3%和90%的差別，再加上核武器和核電站的反應堆采取相反的設計原理：前者的設計利于爆炸，并且有加快反應的裝置，而后者設計思路是減慢反應的速度。因此兩者只是形似，核電站不會像核武器那樣發生爆炸。此外，為了防止核泄漏等事故的發生，核電站在安全上是層層防御。第一層次強調對事故的預防。核電站一般至少有四道安全屏障：一是熔點為2800℃的陶瓷核燃料棒，它的物理化學性質穩定不會和水產生放熱反應;二是采用優質的鋯合金做燃料元件的包殼，該包殼具有良好的密封性和在運行條件下長期保持溫和裂變產物的能力;三是將含有核燃料組件的堆芯封閉在壁厚約為20厘米的鋼制壓力容器內;四是安全殼，反應堆廠房是壁厚近1米的預應力鋼筋混凝土構筑物，廠房內表面還有一層完整的鋼制安全殼，防止放射性物質外泄至環境中。

    第二層次的安全防御是及時探測并控制初始故障，防止發展成事故。第三層次基于理論上假設的事故(如主冷卻劑管道斷裂、全站停電、蒸汽管道破裂等這些所謂設計基準事故)，設置幾套安全系統阻止事故發生或限制事故范圍擴大。為保證它們可靠運行，設計時都要有很高的可靠性要求。第四層次是對事故的處理措施，特別是對超過設計基準事故以外的嚴重事故，也應考慮一些附加措施，以減輕事故后果。

    經過這層層防護之后，核電站的安全看起來是萬無一失了，但很快，兩起核事故的發生，將人們對核電站的信心打擊到了谷底。

    1979年3月28日清晨，美國建在賓夕法尼亞州哈里斯堡東南16公里的三里島核電站，第二號反應堆發生了一起嚴重的失水事故，反應堆的堆芯部分熔化，大部分燃料元件損壞或熔化，放射性裂變產物泄漏到安全殼內，但并未外泄，核電站內的118名職工無一傷亡，只有3人受到略高于允許劑量的照射。外泄的放射性物質也更少，方圓80公里的200萬居民中，平均每人所受的放射性劑量還不如戴一年夜光表或看一年彩電所受的劑量。

    即便如此，事件還是在美國引發了恐慌，數千人逃離家園，“核噩夢”這一標題登上了《時代》周刊的封面。該事故使得美國的核建設大潮戛然而止，美國國內100多座核反應堆的新建計劃被取消，一些已完成90%的核電項目也被叫停，美國最后一座進入運營的核反應堆的建設計劃是在1976年作出的。

    幾年之后，1986年4月26日，前蘇聯切爾諾貝利核電站第四號反應堆起火，并發生化學爆炸(并非核爆炸)。爆炸釋放量相當于堆內約3%到4%的核燃料。事故當時有2人被炸死，1人死于心臟病，救火中有29人受輻射損傷，其中28人因患急性放射性病致死。事故后周圍30公里范圍內撤離了21萬居民。事實上，這是一次嚴重的人為責任事故，當時研究人員在做一次安全實驗，切斷了反應堆所有的安全措施，卻又啟動了反應堆，這個實驗方案嚴重違反了安全規程。事故的技術原因是前蘇聯開發的這種石墨水冷堆具有較大的缺陷，另外，切爾諾貝利核電站沒有絕大多數核電站具有的安全殼。

    切爾諾貝利事故震驚了全世界，歐洲的核電建設開始放緩，意大利、瑞典和德國都決定暫停建設核電站，并出臺了核電站逐步退出方案。25年之后的日本福島核事故，更在全球引發了抗議核電站的浪潮。目前，發達國家中除了法國和個別北歐國家還在堅定推進核電站的建設之外，在其他國家大都舉步維艱。事實上，時至今日，每生產100萬千瓦電能，平均發生的死亡人數在煤電、油電和核電上分別為1.8、0.3和0.25，燃煤電廠的職業危險比核電站大6倍多，核電仍然是一種安全能源。如果你在核電站旁邊枯坐一年，你所受到的輻射比乘波音飛機從紐約到洛杉磯往返一次所受的輻射還少。但公眾對安全的擔憂，政客對選票的考慮，以及其他非傳統能源的發展，都使得核電在發達國家已失去了大部分的正當性。