1942年美国科学家费米在芝加哥大学运动场看台下面的石墨反应堆内，首次实现了原子核链式反应，开创人类利用核能新纪元。
经过几十年的不断发展，核能是公认的经济、清洁、技术先进且具有广泛发展前景的能源。根据国际原子能机构2011年1月公布的最新数据，目前全球正在运行的核电机组共433个，核电发电量约占全球发电总量的16％；正在建设的核电机组65个。
在当前以发电为目的的核能动力领域，世界上应用比较普遍或具有良好发展前景的主要有压水堆（PWR）、沸水堆（BWR）、高温气冷堆（HTGR）和快中子堆（LMFBR）等五种堆型。在运行的核电站中，压水堆占67.2%，沸水堆占21.1%，重水堆占6.3%，气冷堆2.8%，快堆0.2%，其他堆型2.4%。
石墨堆：以石墨作慢化剂材料，以水（轻水）作为冷却剂。切尔诺贝利事故后，即废止此堆型的建设。
压水堆：最初是美国为核潜艇设计的一种热中子堆堆型。使用水（轻水）作为慢化剂和冷却剂。它主要由核岛和常规岛组成。在核岛中的系统设备主要有压水堆本体，一回路系统，以及为支持一回路系统正常运行和保证反应堆安全而设置的辅助系统。常规岛主要包括汽轮机组及二回等系统，其形式与常规火电厂类似。一环路、燃料包壳、安全壳构成压水堆的三道安全屏障。压水堆经过一系列的重大改进，已经成为技术上最成熟的一种堆型。压水堆最显著的特点是结构紧凑，堆型的功率密度大。同时与其他核电堆型比，经济上基建费用低、建设周期短、轻水价格便宜。三里岛核事故中发生堆芯损坏的为压水堆。目前我国已运行和在建的核电机组大部分为压水堆。
沸水堆：使用水（轻水）作为慢化剂和冷却剂。沸水堆只有一个回路。水通过反应堆堆芯，转化为蒸汽后直接到汽轮机厂房做功。因此，沸水堆具有直接循环、工作压力低、堆型出现空泡安全系数高等特点。由于减少了一个回路，虽然与压水堆相比减少了大量的设备降低了成本，但也带来不足，如导致汽轮机带有放射性，辐射防护和废物处理复杂。福岛核事故中发生事故的均为沸水堆。
重水堆：用重水（D2O）作为慢化剂的反应堆。目前重水堆主要以加拿大CANDU为代表。重水堆是以重水作慢化剂的反应堆，可以直接利用天然铀作为核燃料。重水堆可用轻水或重水作冷却剂。重水堆的主要优点是可以利用天然铀作为核燃料，同时实现不停堆换料。但基础投资比重大、堆芯体积大。我国秦山三期为两台加拿大技术的重水堆。
