现有的核能发电都是把核裂变过程产生的能量转化用于发电，发电过程在核电站中进行，下面我们就以压水堆（PWR）为例来看看核电站如何将核能转化成电能。

核电站的工作原理并不神秘。在核电站的核心——核反应堆中，主要包含了堆芯、反射层、控制棒、屏蔽层、慢化剂和冷却剂。堆芯，又称活性区，是核燃料元件存放的区域，链式反应就在此区域进行。反射层是围在堆芯外面的一层材料，作用是把那些从堆芯逃逸出来的中子反射回去。控制棒，我们之前提到过，里面含有能吸收中子的物质，我们通过调节控制棒插入燃料棒中的深度来控制核反应的速率，甚至停止核反应。屏蔽层用来阻止在反应堆运行时产生的大量中子、γ射线和停堆时裂变产物向周围放出γ射线，一般用混凝土在反应堆四周设置，将中子和γ辐射减到人类允许剂量水平以下。慢化剂的作用是降低中子的运动速度，因为核反应产生的中子速度较快，并不能充分与核燃料反应释放能量，所以利用慢化剂来增大它们与核燃料发生核反应的概率。接着，冷却剂是将反应堆用来发电的关键介质，燃料裂变释放的能量变成裂变产物的动能，通过裂变产物与周围物质的碰撞又转换成热能，这些热量被浸没在核燃料周围的冷却剂带走，在蒸汽发生器中转化为蒸汽，最终由这些蒸汽发电。

通常的火力发电站也是利用热能产生蒸汽发电，蒸汽带动汽轮发电机叶片旋转，最后通过电磁感应产生电能。但是在核反应堆中，这部分冷却剂（我们称之为“一回路”）直接与堆芯接触，带有放射性物质，为了防止一回路中的放射性物质泄漏，核电站不直接使用它们发电，而是增加了一个“二回路”冷却剂。它们在蒸汽发生器中与一回路隔离但是能传递热量，一回路的热量使得二回路的液体汽化变成蒸汽，再利用二回路的蒸汽推动蒸汽轮机发电。这就是核电站将核能转换为电能的过程。

除了核反应堆，还有一系列与之相适应的配套设备辅助发电，例如主泵、稳压器、蒸汽发生器、汽轮发电机、安全壳、应急冷却系统等。