随着世人节能意识的增强，各国都在采取多种措施，积极研究开发节能技术，殚精竭虑寻求节能途径。大至工业生产，小至家用能源，多层次、多形式、多渠道地精打细算，厉行节约，各国、各个领域采取的节能技术，不胜枚举。现仅撷摘点滴，虽挂一漏万，也可略见一斑。
非晶形铁芯空压器即将全面推广
采用这种铁芯，比传统变压器所用硅钢片做铁芯的无功损耗要小得多，只有原来的25％左右。
这种技术最早是由美国加州大学波尔·杜维茨教授为首的科研小组于1967年开始研究的非晶形金属。这种金属的突出优点就是无功损耗特别小。80年代开始，美国一家钢铁公司率先批量生产这种金属片，美国电力公司即将数万台新型铁芯变压器投入各地试用，证明效果良好。因此，日本决定大力推广使用这种新技术产品。
据日本专家说，目前日本各地使用的变压器都是硅钢片铁芯，每年产生的电力损耗多达58亿度，其中无功损耗占36亿度。如果将它们换成非晶形铁芯变压器，就可使无功损耗减少到10亿度，由此节省26亿度电，足可满足100万户家庭用电。预计这项新技术将于90年代全面推向国际市场。
大容量煤粉燃烧器研制成功
为了减少烧油发电，而能多使用煤炭火力发电，日本电力研究所经5年努力，于1991年研制出火力发电厂“大容量煤粉燃烧器”，成功地解决了燃煤锅炉在低功率运行时不能稳定燃烧的难题，从而扩大了燃煤发电厂或煤—油并用发电厂变负荷的调整能力，并可大幅度地节省石油。
传统的燃煤发电在低负荷时必须用石油助燃，才能进行稳定燃烧。所谓“低负荷”是指燃煤火力发电厂锅炉设备的最低功率为满功率的30％～50％左右。而新型大容量煤粉燃烧器是利用吹进燃烧锅炉的煤粉浓度高时容易燃烧的特点，将浓度稀薄的煤粉流利用输送空气的旋转角度进行浓缩，从而达到在低负荷下不用石油助燃也保证稳定燃烧的目的。
这套新装置已在功率低于20％时进行试验，结果证明在不影响整个燃料发电系统正常工作的条件下，约在16％的极低功率下也可达到稳定燃烧。这套新型节油装置技术将于1992年达到实用化。
就我国而言，近年来，也不断在节能技术中取得新进展。
下水道淤泥也能提取燃料
下水道淤泥也能燃烧吗？加拿大专家们回答了这个问题。加拿大人现在能把下水道淤泥变成类似柴油的燃料，可供低速发动机、锅炉甚至发电厂发电使用。他们首先把干燥了的淤泥，在无氧条件下加热到450℃，使50％的淤泥变成气体；然后，再把这种气体与炭残留物相混合。由于炭残留物能把淤泥中的有机物转变成饱和碳氢化合物，而碳氢化合物是所有液体燃料的主要成分，当然就可以燃烧了。
加拿大决定将于1992年修建第一座淤泥提取燃料的工厂。据说，利用这种工艺每处理一吨干淤泥只需耗资32英镑，比用单纯燃烧掉的处理法节省费用一半。真是变废为宝的好办法。
高效节能传热介质获得发明金奖
长期以来，我国在取暖上以水作为传热介质，传导速度慢，导热效率低，消耗能源大。1991年由哈尔滨科技大学明绍福副教授研制成功一种可节能50％的EGM高效节能新技术。这种新技术就是从近万种化学药品中找到一种启动温度低、传导速度快的化学物质，经过多次配制对比，获得了添加适量添加剂的最佳配方，即可使用的新型传热介质。只要把它放在受热器中，加热到55℃就可驱动传热，其传导速度接近光速，传导效率高达95％，且化学性能稳定，使用寿命可达10年，成本低廉，制配工艺简单，使用安全可靠。
这一成果问世后，已推广到工业烘干、农业地温升高、温室采暖、锅炉改造、火车、汽车和民用采暖、航天工业、原子反应堆以及国防建设等方面，其节能效果显著。这是一项重大科研成果，专家们认为它在国内外节能领域居于领先地位，将产生巨大的社会经济效益。该技术现已通过国家鉴定，获得国家专利和中国发明展览会金奖，并被列入国家级重点推广项目。
汽机通流综合改造成效显著
我国淮北发电厂近10年来，大力开展改进发电设备节能技术600多项，重点抓住电力节能，先后对5万和125万千瓦发电机组进行汽机通流改造，对单通道长喉射水抽气器的设计安装、锅炉除尘器改造、水冷改风冷系统、炉制粉系统改造等工程技术改造项目，均达到国内先进水平，使全厂6台机组提高了热效率，满足了系统调峰要求，节约了大量燃油和煤炭。仅1991年就节约煤、油、水、电折合标准煤4378吨，获经济效益66万多元。
这个厂还与中科院力学所联合研制成“偏置射流新型预燃室”，在125万千瓦级发电机组上应用效果显著，仅此一项，每年就可节省燃油1000吨左右。
“水煤混合燃烧炉”走向千家万户
我国河南省华新应用研究所研制的“水煤混合燃烧炉”，将水氢氧分离与煤混合燃烧，炉温可达1100℃，可同时炒莱、做饭并带两组暖气片，使30万平方米室温达20℃左右。它所使用的烧燃煤可不择煤种、不用市电，全靠自身完成。用作淋浴烧水10分钟可使15公斤凉水升温50℃，比普通煤炉节煤40％。
这在节能家用煤炉上是一项重大突破，获得国家专利。
“土坯煤”燃料技术节煤过半
为了节省优煤，提高燃煤利用率，我国科技人员研制出一种“土坯煤”燃料。所谓“土坯煤”就是在普通泥土中掺入添加剂，并添加部分可燃物质（如沫煤、煤矸石、煤泥、工业炉渣、稻壳等）制成的以土为主的新型燃料，可代替民用型煤和工业型煤使用。
这种燃料生产简便，性能独特：一是发热量相当于普通蜂窝煤，生产成本可降低40％，节煤50％以上；二是燃烧过程中二氧化硫的排放量比普通型煤降低50％以上；三是可采用全国各地不同泥土，用不同配方制成；四是可利用这项技术对含热量为800千卡以上的煤矸石、次煤等进行处理，以代替普通煤使用。
这项新技术可大量节省生活用煤，获首届中国科技之光成果奖。
此外，国内外还在研制陶瓷发动机，使用这种发动机，取代传统的金属发动机，仅由于重量减轻了，就可节省油耗85％；还有正在研制的燃汽蒸汽轮发电机，使用这种发电机可使燃料有效利用率达到90％～95％以及利用余热发电等技术，都可大量节能。至于节能型家用电气，例如微波炉、远红外炉、热泵、感应加热等高效能产品和电脑控制技术产品，则同样可以大量节能。
打开核宝库
探索微观世界的奥秘
望着茫茫天宇、壮丽山河，从古至今，多少人在思索：世界万物是由什么构成的？它们是怎样组成了这多姿多彩的世界？可以说，这是一个古老而年轻的话题，人们对这一问题的认识，经历了漫长的岁月，至今仍在进行着不懈的探寻。
早在周代，我国古代学者就提出，世界是由金、木、水、火、土五种基本物质构成。这五种基本物质相生、相克，构成了万物的变化。公元前400多年，古希腊学者德漠克利特把构成物质的最小单元称为原子，原子在希腊文中是“不可分割”的意思，认为正是原子和空间，构成了一切事物的本源。
古代学者的这种对物质结构的认识，只是靠思辩而进行的哲学推论，真正对物质构成进行科学的研究和解释，是近两个世纪以来的事情。
18世纪后半期至19世纪中期，科学家通过大量化学、物理实验，对物质构成的认识取得了一系列突破性的进展。先是300年前英国科学家玻意耳提出了化学元素的概念，接着，1808年化学家道尔顿创立了科学原子论，为人类探索物质之谜奠定了重要的理论基础。1869年，俄国著名化学家门捷列夫发现了元素周期规律，制成了元素周期表，并根据元素周期规律预测了未发现的元素的特征，元素周期规律本身的奥妙和门捷列夫的推测，引起了人们的极大兴趣。元素周期律的发现被称为“科学史上的里程碑”，元素周期律成了打开原子构造大门的第一把钥匙。1897年，英国物理学家汤姆逊发现了电子，使人们对原子结构有了进一步的认识，它证明了原子不是不可分的物质最小单位，原子本身也还有它自身的结构。经过一个世纪的努力，从原子论的创立到电子的发现，“原子”这个概念在人们心中终于失去了古希腊文原有的意义。
直到本世纪初，英国科学家卢瑟福和丹麦物理学家玻尔提出原子模型的设想，人们才对原子结构有了比较直观立体的印象：在原子的中央有一个极小的核，核的直径在10-12厘米左右，如果把原子比做一幢大楼的话，原子核只是一粒小黄豆而已。这个核集中了原子的几乎全部的质量，带有正电荷。原子核周围有相当于它所带正电荷数量的电子围绕着它旋转，就像行星绕着太阳转一样。这是一个微小的“太阳系”，“太阳”是原子核，绕着太阳转的“行星”就是电子。那么，原子核和电子又是由什么构成的？它们可分吗？这个问题是当时的原子模型还不能给以解答的。
虽然到现在为止，人类还没有敲碎过电子，而原子核却已经被人们征服了。
提出原子模型后不久，卢瑟福又发现了原子中还有带正电的微粒——质子，而且预言，在原子的内部；还可能存在着一种尚未被发现的不带电的中性微粒，即中子。1932年，卢瑟福的预言被英国的一位科学家查德威克证实了。为了探索自然的奥秘，必须拥有高效能的仪器和设备。随着现代科学技术的发展，人们相继有了被称为“原子粉碎机”的高能加速器，科学家们把粒子用高能加速器加到很高能量时去撞击原子核，原子核破碎了，令人惊异的是，原子核中居然有二三百种微小颗粒！科学家把这些微粒称为“基本粒子”。目前，人们已知道的基本粒子有质子、中子、光子、电子、中微子、超子、介子、胶子等三百多种，而且还在不断地发现中。
基本粒子要比原子小得多，大的也只有原子的十万分之一。原子核把众多的粒子用巨大的核力紧紧聚在它的周围，所以，想破坏原子核是相当困难的。如果能使原子核发生分裂，就可获得巨大的能量，人们正是利用这一点，演出了宏伟壮观的核变奏曲，开创了能源利用的新时代——核能时代。
按照目前近代物理研究的成果，物质的最小构成单元不再是分子、原子、“基本粒子”，也不会是“最基本”的微粒，随着人类对微观世界认识的加深，人们还会发现更“基本”的微粒。尽管微观世界如此难以捉摸，人们对它的认识尺度必定会逐步加深，从而逐步揭开微观世界的奥秘。
放射性的发现
在探索微观世界的道路上，科学家们经过艰辛的不懈的努力，攻克了一个又一个难关，最终敲开了原子的大门。放射性的发现，可以说是奏响了人们跨入原子时代的前奏曲。
1895年11月一个寒冷的夜晚，德国匹茨堡大学的伦琴教授还在实验室里忙碌着。为了弄清阴极射线的性质，几个月来，他投入了极大的热情，夜以继日地工作。这时，他熄了灯，准备再做一次阴极射线实验。
高压电源接通了。忽然，一种奇异的现象映入了他的眼中：距阴极射线管不远的涂着铂氰化钡的屏幕上，不知什么原因竟闪出了一片黄绿色的荧光。
阴极射线管被黑纸板裹着，阴极射线是不会透射出来的，难道从阴极射线管中还能发出另一种射线，它能穿透黑纸板，映射到屏幕上吗？
伦琴试着把手挡在射线管和屏幕之间，屏幕上竟出现了一个吓人的图像——一只手的骨骼的图像！这肯定是一种新的神秘的射线，它能穿透黑纸、肌肉，但被骨骼挡住了。
这一发现使伦琴兴奋不已，他一连几个星期把自己关在实验室里，研究着这种射线的性质。当他发现这种射线还能使底片感光时，便为妻子拍下了一张手部骨骼的照片。
1895年12月28日，伦琴正式向科学界宣布了他的新发现，并在第二年初的一次学术报告会上，用这种射线当场为解剖学家克利克尔拍下了一张手的骨骼照片。伦琴的发现，震惊了世界，各地的学者、专家、新闻记者都千里迢迢地来登门求教。这种射线究竟是什么呢？是光？是带电微粒？当记者问他时，伦琴实事求是地说：“我真的不知道，它好像数学中的未知数X，我只好称它为X射线。”
X射线就这样问世了。17年以后，德国物理学家劳厄证实了X射线是一种电磁波，或者说是一种光。后来，科学家还测出了X光的波长，并把它用于医学、金属探伤、研究物质分子和结晶结构等众多领域。
伦琴发现X射线以后，世界曾掀起一股研究X射线的热潮。当时，不少人认为荧光来源于X射线。为了证实这点，法国物理学家贝克勒尔做了一个有趣的实验：他用一种晶体铀盐作为荧光物质，放在阳光下照射。然后把它拿进暗室，放在用黑纸包好的照相底片上，结果，密封的底片感光了。贝克勒尔认为，荧光中真的含有X射线。为此，他准备重复几次实验，确实验证后，再公布他的实验结果。意想不到的是，天公不做美，一连几天的阴雨天，使贝克勒尔难以完成他的实验。他懊丧地从抽屉里取出样品，把底片冲洗出来以检查纸包是否漏光，然而，一个现象使他大吃一惊：照相底片居然被感光了，而且感光影像正好是铀盐的像。荧光物质没见阳光，不会发出射线，也就是说，底片感光与荧光无关，底片的感光必定另有原因。
经过反复实验，贝克勒尔发现，只要把铀盐和照相底片放在一起，不管在多么黑暗的地方，底片都会感光。贝克勒尔断定，含铀的物质能自发地产生一种射线，这种射线是不同于X射线的新射线，它同样可使底片感光。这是科学界最早发现的放射性现象，铀也是人们发现的第一个放射性元素。
贝克勒尔发现放射性的消息公布以后，立刻引起了一对从事科学研究的年轻夫妇的注意，他们就是人们熟悉而尊敬的居里夫妇。
含铀物质为什么会放出射线？这种射线有什么性质？是否只有铀能放出射线？别的物质能不能放出其他射线呢？带着这些问题，居里夫妇花了三年多时间，从几吨沥青铀矿中分离出了比铀放射性强400倍的新元素钋。不久，他们又发现了另一种放射性化合物。9年以后，在居里去世后的第二年，居里夫人终于异常艰苦地从30吨铀沥青残渣中提炼出01克镭盐，并确定了镭的放射性比铀强200多万倍。
钋和镭的发现，不仅给科学界提供了两种用途广泛的放射性元素，而且给人们提供了一种提炼制取放射性元素的方法。居里夫妇因而也在科学史上写下了光辉的一页。
镭射线在磁场中分为三部分放射性物质每时每刻都在不停地向外放出射线，这些射线又是由什么构成的呢？解开这个谜的是英国物理学家卢瑟福。
卢瑟福把铀、镭之类的放射性元素放进一个铅制容器中，容器上端有个小孔。由于铅能阻挡放射线，所以只能从容器的小孔中放出一束射线。卢瑟福把一块磁力很强的磁铁放在小孔附近，于是放射线受磁铁的不同作用分成三束：一束是不受磁铁影响，穿透力较强的γ射线，一束在磁场作用下发生偏转的α射线，还有一束与α射线偏转方向相反，偏转角度最大的β射线。
α射线、β射线、γ射线都来自原子内部。原子放出α射线或β射线后，变成了另一种新的原子。原子既不是不可分的，也不是一成不变的。放射性的发现，使人们开始步入神秘的原子世界，开创了科学研究的新纪元。
引发核裂变的“炮弹”——中子
自从贝克勒尔发现了放射性现象，居里夫妇提炼出具有放射性的新元素镭和钋，卢瑟福的原子行星模型诞生后，科学界便把目光集中到了原子核的结构上。
1930年，贝克勒尔和德国物理学家玻特，用放射性元素钋发出的α粒子轰击铍片时，发现从铍片里产生一种穿透力非常强的射线，两年后，居里夫人的女儿和女婿用这种射线的粒子轰击石蜡时，竟然打出能量很高的质子来。不过，这一现象未能引起他们的深刻注意，他们从经验出发，误认为这种“铍射线”是一种能量极高的γ射线，因而错过了一次重大发现的良机。
卢瑟福的学生，英国科学家查德威克捕捉了这一良机，对这种现象做了进一步的研究。他发现，这种射线的粒子的质量和质子非常接近，是一种不带电的中性粒子，于是命名为“中子”。中子就这样被一位年轻的学者发现了。它使人们确认了原子核是由质子和中子构成的，对原子结构的探索又深入了一步。
中子被发现以后，科学家们就利用它去轰击各种元素的原子核，来研究原子核破裂时的反应。但命中率太低，多少次实验毫无结果，以致被誉为“原子物理之父”的卢瑟福失去信心地断言：人类任何时候也休想利用原子能！
1934年春，意大利物理学家费米用中子去轰击铀原子核，发现铀被强烈地激活了，并产生出许多种元素。由于当时缺乏有效的手段，所以难以对这些元素进行精确的分离和分析。4年后，德国化学家哈恩和奥地利的迈特纳，用化学方法分离和检验核反应的产物，初步确认，铀核在中子的轰击下，分裂成大致相等的两半，而且计算出一个铀核裂变时会释放2亿电子伏特的能量！
与此同时，居里夫人的女儿和费米等人，在各自的实验中，几乎同时得到了肯定的答案。他们发现，核裂变时除去产生两个裂变原子核并释放出能量外，还会产生出两三个新的中子，新产生的中子又去轰击铀核，还会产生出更多的“中子炮弹”来。于是就会发生一连串的反应。这种按几何级数陡然增加的中子，可以使铀核在极短的时间内全部分裂，同时放出巨大的能量。如果制成炸药，1公斤铀核裂变放出的能量，相当于2万吨TNT炸药的爆炸力！
这种“链式反应”的发现，为人类利用核能打开了迷宫的大门，使人类找到了巨大的能源。
那么，原子核里为什么能有如此巨大的能量呢？科学家们认为，直径仅为原子直径十万分之一的原子核里，拥挤着许多带正电的质子和不带电的中子，它们能排除互相排斥的静电力而共聚一堂，必然还存在着强大的吸引力，科学家称这种吸引力为核力。一旦原子核发生裂变，核力就会被释放出来。但是核力究竟有多大？这个问题由著名科学家爱因斯坦提出的质量和能量的关系式后给出了较圆满的答案。
爱因斯坦认为，质量和能量都是物质存在的形式，两者之间的关系式为：
E=mc2
关系式中，E是能量，m是质量，c是光速。按照这个公式，任何一克物质都具有相当于2500万千瓦·小时的电能。原子中原子核的质量稍稍小于它所含的质子和中子的质量总数，这个微小的差别用爱因斯坦的公式计算，也是一个十分巨大的能量，由此可以知道原子核里有着惊人能量的道理了。
目前，使原子核内的能量释放出来，主要有两种方法：一种是将较重的原子核打碎，产生核裂变反应。目前的核电站、原子弹就是采用这种反应的结果。另一种是把两个较轻的原子，聚合成一个较重的原子核，同时放出巨大的能量，这种反应叫核聚变反应，氢弹爆炸就属于这种反应。
人们利用核能，首先是从核裂变反应开始的，中子就是引发核裂变的炮弹。如果说核能是人类的又一能源宝库，那么中子就是打开这座宝库的钥匙。
原子世界的征服者——粒子加速器
世界就是这样矛盾和奇妙，打破越小的东西往往需要越大的能量。要想把肉眼看不到的细小微粒——原子打破，把一个质子或中子从原子核中分离出来，需要用具有800万电子伏能量的粒子去轰击原子核才能奏效。有的粒子，要想从核内打出来，甚至需用上亿电子伏的粒子做“炮弹”，真可谓名符其实的攻坚战。
怎样才能获得具有高能量的粒子呢？这就要靠高效率的仪器和设备。粒子加速器就是一种能够产生很大能量的粒子“炮弹”的大型机器。它可以使带电粒子获得极大的速度，因而具有极大的动能，而且能够密集地接连不断地发射出来，去轰击要研究的原子，把原子打破，使人们得到所需要的基本粒子。因此，科学家们把它称为“粒子炮”。
自然界虽然也有一些放射性的物质，可以作为轰击原子的炮弹，但是人们难以对它们进行控制，而且这些天然物质放射出的粒子能量都不够高，所以轰击的效率比较低。1919年卢瑟福用天然放射性镭发出的a粒子去轰击氮原子，得到了氧和氢，但是这次实验用了几个星期的时间。
科学工作者渴望有一种能够加大粒子速度，提高粒子能量的机器，来探索原子的奥秘，征服原子世界。为此，许多科学家进行了长期的艰苦的努力。
1928年，英国物理学家科克罗夫特和沃尔顿建造了最初的粒子加速器——电压倍加器。他们利用这台能把质子加速到40万电子伏能量的装置，击碎了锂的原子核，为此获得了1951年的诺贝尔物理奖。
与此同时，美国物理学家范德格拉夫也设计了一种静电加速器。它的高压电极是半球状的金属筒，由绝缘柱高高支起，电极里产生的粒子经强电场加速可到24000万电子伏。
这两种加速器都是一次加速，能不能让粒子在机器中受到多次加速，从而提高它的能量呢？1938年科学家维德罗用交变电场作为驱动力，使粒子在分段的管道中，每经过一段管道受到一次推动，建成了第一台加速离子的直线加速器。这种加速器大大提高了被加速粒子的能量，但缺点是管道长，而且没有充分利用。像美国斯坦福直线加速器中心的一台机器，加速管长达3公里，可想而知，整台机器是多么庞大。
那么，能不能把管道做成一个圆圈状，使粒子在圆圈中周而复始地加速？第一个实现这种想法的是被称为“加速器之父”的美国物理学家劳伦斯。他于1931年制成了第一台回旋加速器。这台加速器直径不过03米，但能使粒子加速到125万电子伏。
随着人们对粒子能量不断加大的要求，回旋加速器也从最初的“苗条”渐渐巨大起来。1951年，芝加哥大学内的回旋加速器，磁体就重2200吨，它由一个钢芯和缠绕它的铜线组成。铜线由直径为1英寸的铜管做成，总长度约7公里，仅磁体就有一间房那么大。1967年，前苏联建成一台能产生700亿电子伏能量粒子的加速器，直径超过1500米。美国的一台质子同步回旋加速器直径为2公里，可把质子加速到5000亿电子伏。加速器已经成为一个能量和体积都十分可观的“巨人”。
从本世纪60年代起，科学家们开始研制使粒子和要轰击的原子都动起来的对撞机。这种碰撞无疑比运动的粒子撞击静止的原子要产生更大的能量。70年代后，对撞机已成为世界研制加速器的主要趋势。
西欧核子研究中心的质子——反质子对撞机，能量可达5400亿电子伏特。我国科学院高能物理研究所研制的北京正负电子对撞机，已于1988年开始运行。美国计划建一台20万亿电子伏的对撞机，其工程可同挖凿巴拿马运河相比。
加速器从诞生以来，在半个多世纪的时间里，帮助人们发现了300多种基本粒子。这尊强大的“粒子炮”，轰开了原子世界的大门，为人们洞察微观世界立下了汗马功劳。
核反应堆的秘密
提起核反应堆，也许有人会问：既然它是一种核反应装置，为什么不叫“装置”而叫“堆”呢？要揭穿这个秘密，我们来说一段故事。
原子能的实际试验，是在美国进行的。那是在1942年，当时欧洲正处于第二次世界大战中，许多原子科学家都集中到了美国。这一年12月，流亡到美国的意大利科学家恩里柯·费米等人，在美国芝加哥大学操场的地下，建造了世界上第一个原子核裂变反应装置。由于实验极为保密，工作人员一律不许对外讲出自己的工作情况，所以外界一般人是不知道这里的秘密的。
这个反应装置是由铀和石墨一层隔一层堆积而成的，共有57层，组成一个“堆”。这个“堆”极其庞大，据说光是使用的石墨，就够为当时全球每个人做一支铅笔。
当时的工作人员为了保密，在对外联系时，不能暴露真相。在打电报时，就只用一个简单的词“Pile”来代表实验装置，这个词的意思就是“堆”。后来，原子核裂变反应装置为世人所知，已经不成为秘密了，但是那个代号“堆”却沿用了下来，成为反应装置的正式名称。
有了反应堆，就可以控制原子核裂变反应的速度，使核能得到和平应用，如发电等。
现在反应堆的种类很多，有压水堆、天然铀石墨气冷堆等等，一般核电站用的是压水堆。压水堆就是加压水型反应堆。在这种反应堆里，装有核燃料，如铀235等。为了控制反应速度，反应堆里还装有许多组控制棒。控制棒一般都是用能吸收中子的材料制成，如银铟镉合金、硼钠等。核燃料在反应堆中排成有规则的堆芯，放在一种坚固的钢容器里。控制棒由电动机驱动，根据需要来控制中子的多少，从而掌握裂变反应的速度。反应堆在裂变反应时会产生巨大的热量，这些热量可以用高压水带走。
在核电站里，反应堆是关键性装置。为了将原子核裂变的能量用来发电，还得有一套完整的设备。它除反应堆外，还有蒸发器、汽轮机和发电机等。此外，还有蒸汽和水的管路等。
在用压水堆作反应堆的核电站里，总共有两套管道回路。第一套回路是通过主泵输入高压水，水进入反应堆后，被裂变反应的热能加温，高温水经稳压器进入蒸发器中，将第二套回路里的水加温，变成蒸汽。蒸汽进入汽轮机，带动汽轮机，汽轮机带动发电机发电。从汽轮机出来的蒸汽还可以通过冷凝器和泵，进入蒸发器中再次利用。从蒸发器中出来的另一部高压水还可以返回到反应堆中。
压水堆型核电站示意图也许有人会担心，原子能发电站安全吗？它不会像原子弹那样爆炸吧？这种担心是多余的。首先，原子能发电站和原子弹虽然都是利用原子核释放的能量工作的，但它们的工作原理和过程是不同的。原子弹的能量释放速度不能控制，在瞬间进行；而原子能发电站的能量可以通过控制棒控制，按需要慢慢释放。可见，原子能发电站决不会爆炸。此外，原子能发电站还有多种保护措施。核燃料是放在坚固的钢容器里，反应堆又装在用金属制作的耐压容器中，而且埋在地下很深的地方。周围又用水泥等材料，把它严密地封锁起来。即使万一有原子辐射线泄漏，严密的封锁线也会把它们封锁在地下，不致泄漏到外面。
星罗棋布的核电站
1951年，当20世纪刚过完一半的时候，一小片并不起眼但能够改变世界面貌的灯光，在美国爱达荷州阿尔科城的一段街道上被点亮了。这是美国科学家首次从一座实验性反应堆中引出的希望之光，核能破天荒第一次为人类带来了光明。
3年后的1954年6月，前苏联建成了世界上第一座实用型的原子能发电站，并在第二年世界首届和平利用原子能会议上，骄傲地展示了这座5000千瓦的电站模型。
1956年5月，英国的比俄国发电能力大10倍的卡德霍尔原子能电站，使伊丽莎白女王春风满面。两年后，美国总统艾森豪威尔从白宫向世界发出信号，他的希平港6万千瓦核电站的电流已经照亮了匹兹堡的大街小巷。从此，把核能用于和平事业，从事工业发电，成了世界各国竞相追逐的目标，核电站雨后春笋般地繁衍起来。
核电站一出世，便显示了它的与众不同，令水力、火力电站只能望其项背的优势。高效能是它的第一特点。电功率100万千瓦的核电站，一年只需要30吨天然铀，而同功率的火力电站要烧350万吨煤炭。清洁也是火力电站无法与之相比的，每天“排泄”上千吨灰渣的火力电站，在核电站面前只能自惭形秽。核电站还有占地少电价低的优势，所以，它只用了20多年的时间，就走完了火力电站100多年才走完的工业发展道路，成为当今世界电站家族中的佼佼者。
现在，世界各国都在积极发展核电站。据统计，已有31个国家和地区建成了426座和正在建筑96座核电站；到1995年，核发电量约占世界总发电量的18％；预计到21世纪，将有58个国家和地区拥有核电站，总数将达1000座，占世界总发电量的35％左右。
全世界运行的核电站中，规模和数量上美国居首位，其次为法国、日本、德国、俄罗斯、加拿大。核电站占本国总发电量比重最大的是法国，约为80％。法国以前是个能源严重短缺的国家，但上帝却在欧洲这块贫铀大陆上，把占世界3％的天然铀赐给了法国，使她几乎绝处逢生，全力发展核电工业。现在法国不但有了67个反应堆在运行发电，而且拥有目前世界最先进的124万千瓦的超凤凰快中子增殖反应堆，使她成为当今世界上能源污染最小的国家之一。
前苏联独具匠心，推出了一种“袖珍”核电站，用一部汽车或一架飞机便可以把它运送到任何一个能源缺少的地区，特别适用于偏远荒凉地带。这种“袖珍”核电站虽然功率不大，但可以在一定范围内供电、供热，不需要人工管理和操作，可连续运转、自动供电25年之久。这种电站已用于北极圈内、茫茫草原、荒野沙漠中科技人员住宅、牧人帐篷、零散人家的电热能源，被誉为造福站。
1991年12月15日，在杭州湾西岸海盐城东南11公里外的秦山山麓，我国的第一座核电站——秦山核电站，正式并网发电，开创了我国核能发电的先河。后来，我国又建成了广东大亚湾核电站，核电之光照亮了东方这块古老的土地。
当代科技的飞速发展，把人们的思维带向了更广阔的海洋和天空，让核电之光在海上、在海底、在太空闪烁。
1978年1月，加拿大政府向前苏联提出抗议，要求对方因她的军用卫星“宇宙254”号在加拿大西部坠落造成放射性污染赔偿经济损失。一时，国际舆论哗然。原来，前苏联卫星上装有核反应堆，实际上是一座精巧的核电站，用以提供卫星的能量。
实际上，1965年美国人便在卫星上安装了第一台氢化锆慢化剂反应堆，它可以提供500瓦的电力。1963年，前苏联研制的“罗马斯卡”空间核电站功率已达800瓦。1971年又研制成功“黄晶”空间核电站，功率10千瓦。后来，美国又研制了功率为100千瓦的高浓铀反应堆，可以满足90年代空间飞行器的能源要求。可以说，空间核动力有比化学能更长的寿命，比太阳能更简单的设施，是空间技术的理想能源，必将在不远的将来有长足的进展。
海底核电站、海上核电站目前还只是在设计阶段。随着海洋石油开采不断向深海海底发展，从陆地发电站向遥远的深海海底供电，不但需要很长的电缆，而且电力消耗也太大，所以建立海底发电站就成为海洋上急需解决的问题。早在1974年，美国原子能委员会就提出了发电量为3000千瓦的海底发电站的设计方案。1978年美国几家公司也联合提出了海底核电站的设计方案。由于存在着比较复杂的技术问题，海底核电站还未实施，不过，预计不久的将来，这种海底的特殊电站将会使人们耳目一新。
海上核电站的设计是在海上浮动箱上建造小型反应堆，由于人们担心海洋核污染问题，海上核电站迟迟未果。目前，像日本、新西兰等岛国已对海上核电站产生了浓厚兴趣，而且从世界第一座核电站的建立到现在，几十年的实践证明，核电站的安全是有保障的，核污染是可以避免的。预计将来辽阔的海面上，必将镶嵌着耀眼的明珠——海上核电站。
