核能发电利用的是裂变能。
以压水堆核电站为例，核燃料在反应堆中通过核裂变产生的热量加热一回路高压水，一回路水通过蒸汽发生器加热二回路水使之变为蒸汽。蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮发电机发电，发出的电通过电网送至千家万户。
整个过程的能量转换是由核能转换为热能，热能转换为机械能，机械能再转换为电能。核电站可分为两部分，一是核岛，包括反应堆厂房、辅助厂房、核燃料厂房和应急柴油机厂房。二是常规岛，包括汽轮发电机厂房和海水泵房。
核电站的组成：
核电站的组成通常有两部分：核系统及核设备，又称为核岛；常规系统及常规设备，又称为常规岛。这两部分就组成了核能发电系统。
核岛中主要的设备为核反应堆及由载热剂（冷却剂）提供热量的蒸汽发生器，它替代常规火电站中蒸汽锅炉的作用。常规岛的主要设备为气轮机和发电机及其相应附属设备，常规岛的组成与常规火电站气轮机大致相同。
以上内容参考：国家能源局-核能发电基本原理
位于加拿大的布鲁斯核电站，它是全世界最大的核电站之一，占地超过2300亩，拥有八座合资反应炉，每一座核子反应炉能产生超过750兆瓦的电力，可以合力供应500万人口的城市。那么核子反应炉是如何翻修以及发电？
第一、翻修核子反应炉是个耗费几十亿美刀的任务，其中最关键的挑战就是要拆下运作了25年的反应炉新，其中包含很多受到辐射的零件。如果派工作人员进去做这种工作，他们的皮肤很快就会溃烂，而且头发也会掉光。所以就要技术员通过从核电站的控制中心发出远程指令，派出防辐射的特制机器人来进行拆除。当炉心里的放射性管子一处之后，工作人员就可以进去作业。合资反映无锡市多空的大型圆盘，为了以防万一，任何接近他的人都必须穿上厚重的防辐射服，一旦反应无心，经过检查、清理和重建，就可以给他装满神奇的油燃料棒。
第二、金属铀一般是通过由矿石的精选、碾碎、酸剂浓缩等程序才能取得足够的天然铀作为核燃料。接着由绘装近半米长的棒子，它的材质是防热防锈的高合金。然后这些棒子会被汉城一束每个燃料棒束制造的热门，足够生产100万度电。你是不是很纳闷，这些人怎么敢这么轻松的移动他们，因为这些油燃料棒现在只会发散微量的辐射，想要让他们发挥完全作用，就必须放到反应炉心里。卢心里有480条管子，每条管子都能放进12个铀燃料棒束，等5760个磅数全部放好之后就会开始运作。
第三、燃料里的一些由原子很容易活化，他们被激化之后就会开始到处发散中子，微小的中子会穿过燃料棒的锆合金枪，在各个油燃料棒束间飞来飞去，直到撞上另一个由原子，他们在碰撞的时候，原子会分裂并释放能量，产生更多的中子，这就是庞大的和连锁反映。当然这些和连锁反映是可以随时停止的，否则就会出现科学家所谓的核熔毁。核子反应炉不仅蜜蜂，在两米厚的钢筋混凝土墙里，如果温度升高或是压力下降太快，它都会自动停止运作。
第四、核子反应炉会产生大量的热能，热能会把水变成蒸汽，然后在这个长400米、高20米的涡轮市里，这些巨型涡轮会把蒸气变成电力。最后就是要处理具有放射性的核废料。在这个八米深的蓄水池里，一共放了超过73万个放射性燃料棒束，当燃料棒束使用耗尽被取出来后，会变得非常烫，且还有辐射性，所以就必须把它们放进这些水池里浸泡十年，这样就可以冷却温度，也能消散辐射物质了。
核能发电：核能转变为水和水蒸气的内能，转变为发电机转子的机械能，转变为电能。
核能发电是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。它与火力发电极其相似。只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。除沸水堆外，其他类型的动力堆都是一回路的冷却剂通过堆心加热，在蒸汽发生器中将热量传给二回路或三回路的水，然后形成蒸汽推动汽轮发电机。沸水堆则是一回路的冷却剂通过堆心加热变成70个大气压左右的饱和蒸汽，经汽水分离并干燥后直接推动汽轮发电机。
答：核电站分为裂变核电站和聚变核电站两种，目前世界上运行的核电站全部是裂变核电站。利用聚变发电目前虽已点火实验成功，但由于还有许多技术上的困难需要解决，估计大约2050年前后才能投入商业运营。
若想用裂变原子能发电，首先要将核燃料浓缩。核燃料指的是“铀235”。大自然中的天然铀中，铀235只占0.7%，大部分是不能使用的铀238。为了将铀235浓缩，可以使用离心机将铀238分离出来。当铀235浓缩到5%到20%，就可以制成与香烟头那么大的燃料块，装入外径10毫米内径8毫米的细长锆合金管（因为锆可以透过热核反应所必需的中子，其他金属大都不能让中子透过），制成燃料棒备用。如果把铀235浓缩到80%以上，就可以制造原子弹了。
核电站的核心是核岛，就是核燃料燃烧并产生热量的地方。简称“堆”。核燃料是自身就会发热的物质，越是堆在一起，发热就越快越多。核电站的原子反应堆分为“水堆”和“气堆”，水堆使用普通水或重水作热交换介质，气堆使用氦气或液态钠、液态锂作热交换介质，气堆的工作温度约为850°C。由于水堆工作温度低，技术上易于实现，也相对安全，世界的核电站绝大多数是水堆。水堆又分使用重水的“重水堆”和使用普通水的“轻水堆”。由于“重水堆”能生产制造核弹用的材料钚239，同时重水堆体积太大，为了防止核扩散，所以重水堆属国际原子能机构严格限制使用的原子反应堆。世界的核电站大多是轻水堆。
轻水堆根据核岛内水的工作压力分，又分“沸水堆”和“压水堆”两种。“沸水堆”优点是结构简单，工作压力低（70个大气压6.86MPa、285°C），所以相对比较安全。缺点是：由于使用从核岛里直接引出来的蒸汽推动汽轮机工作，这蒸汽有较强的放射性，所以汽轮发电机组必须屏蔽起来，人不能靠近。另外由于只能使用5％以下的低浓缩度燃料，所以燃料利用率低（发同样多的电，沸水堆比压水堆要多用一倍的燃料）。正因为沸水堆有以上缺点（主要是成本高、经济性差），世界上早期运行的核电站大多沸水堆，目前的大多是压水堆。
压水堆的基本结构是：先用6厘米厚的镍钒锰钛不锈钢板焊一个大圆筒，上边半球形的顶也是用同样的不锈钢焊接而成。外边敷上一层铅板和厚厚的钢筋混凝土，就制成了核岛的安全壳。核岛的内部有压力容器和热交换器，压力容器内部主要放置核燃料棒组件和控制反应速度的控制棒。
100万千瓦的电站大约放置燃料棒组件400多组，每组燃料棒组件由直径1厘米长6米的核燃料棒289根排成17乘17的方形，这些核燃料棒能发热的寿命为三年，每年换掉三分之一。
核燃料棒组件放置在核岛的压力容器的底部，上部放置数量几乎相等的石墨制成的十字形控制棒（老款）或双层不锈钢管内装银铟镉合金（新款）管状控制棒，如果将控制棒全部插或套入核燃料棒组件之间，由于核燃料棒组件与组件之间被控制棒隔开或隔离，控制棒把核燃料棒放出的热中子几乎全部吸收，所以原子反应就几乎停止了，只能微量地发一点点热，若将控制棒从核燃料棒之间逐步提起，原子反应也就逐步变强，产生的热量逐步增多。调整控制棒的位置就能控制原子反应的速度。整个核岛的压力容器内充满了水（加硼砂的普通纯水）。
正常工作时，核岛的压力容器内的温度为330°C，相应水的压力为155个大气压（15.2 MPa）。因为压力很高，水虽然已经高到330度，但就是沸腾不了，所以叫“压水堆”。 由于核岛压力容器内的水有极强的放射性，为了安全，不能直接用它形成的蒸汽来推动汽轮机工作，要用这压力容器内的高温高压水，通过主水泵循环，到核岛内热交换器里去“烫”第二回路的水，将第二回路的水烫成100多个大气压的没有放射性的高温蒸汽，再用这个蒸汽去推动汽轮发电机组发电，以下的工作原理就和火电厂的发电原理没有区别了。
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