核能是原子核内部因结构改变而产生的能量，核能发电主要通过核裂变链式反应进行。只有一些质量大的原子核如铀、钚等才能发生核裂变并产生巨大能量。目前世界上的核能发电主要是利用铀-235作为燃料，当一个铀-235的原子核受到热中子轰击，原子核吸收中子，由于其内部结构不稳定，分裂成两个或多个较小的原子核并释放出2-3个中子。核裂变产生的中子将撞击周围其他铀-235原子，这些铀-235原子也将以倍增效应分裂并产生额外的中子，从而产生链式反应。1千克铀-235全部核的裂变将产生20000MWh的能量，与燃烧至少2000吨煤释放的能量一样多，相当于一个20兆瓦的发电站运转1000小时。 核电站通过对核裂变能进行一系列能量转化进行发电。铀作为核燃料在反应堆内发生裂变，产生核裂变能；核裂变能通过加热冷却剂，在蒸汽发生机内产生蒸汽，核裂变能转化为热能；蒸汽压力推动汽轮机转动，热能转化成机械能；汽轮机带动发电机旋转，机械能转化成电能。在裂变过程中，中子慢化剂用于降低裂变中子的运动速度，使快中子变为热中子，增加与原子核碰撞的机会从而有效地进行可控链式反应。 核反应堆是核电站的关键装备之一，根据其反应形式、用途、中子能量分布、冷却剂和慢化剂种类等因素可建造成各种不同的结构形式。目前世界上所采用的堆形有压水堆、沸水堆、重水堆、石墨气冷堆、石墨水冷堆、快中子增殖堆等。其中，压水堆是目前在运核电站中采用的最普遍堆型。根据世界核能协会发布的《WorldNuclear Performance Report 2021》，截止2020年末，全球在运核电反应堆共441座，其中压水堆302座，占比68%。