原子能的釋放、控制和利用是20世紀重大科技成就之壹。原子能是原子核裂變連鎖反應釋放的能量，所以也叫核能。核裂變和鏈式反應是在原子反應堆中進行的，所以原子反應堆是核電站的“鍋爐”。
目前，大多數核電站使用輕水反應堆。輕水反應堆使用鈾-235作為燃料，水作為慢化劑，使高速中子減速，並作為冷卻劑。壹座發電能力為654.38+0萬千瓦的輕水反應堆，每天使用約3公斤鈾-235。雖然使用量很少，但由於天然鈾儲量有限，已證實可使用約1000年，其中鈾-235僅占0.7%左右，99.3%為鈾-238。鈾-235和鈾-238都是鈾的同位素，它們的原子核會分裂。但是，鈾-235有自己獨特的裂變方式。當中子擊中其原子核時，原子核會分裂成重量幾乎相等的兩部分，而鈾-238不具備上述裂變模式，因此不能作為輕水反應堆的燃料。所以在今天的核電站核燃料中，鈾-235就像“優質煤”，而鈾-238就像“煤矸石”，只能作為核廢料堆在那裏，成為汙染環境的“公害”。
為了解決上述問題，充分利用鈾資源，科學家們正在開發設計另壹種類型的反應堆——快中子反應堆，簡稱“快堆”。快堆使用鈈-239作為燃料，而不是鈾-235，但鈾-238被放置在核心燃料鈈-239的外圍再生區。鈈-239裂變反應釋放的快中子在外圍再生區被鈾-238吸收，鈾-238很快就會變成鈈-239。這樣，鈈-239裂變，在產生能量的同時，不斷將鈾-238轉化為可用的燃料鈈-239，再生率高於消耗率，核燃料越燒越多，迅速增殖，因此這種反應堆也被稱為“快中子增殖反應堆”。據計算，如果快中子反應堆得到推廣應用，鈾資源的利用率將提高50-60倍，鈾-238的大量積累和浪費及環境汙染問題將得到解決。
從技術上來說，快堆比輕水堆困難得多。但由於其獨特的優勢，美國、法國、日本、德國、俄羅斯等國家都在積極發展快中子反應堆。早在1967年，法國就建成了實驗堆。1974年，25萬千瓦快中子反應堆投入運行。1984年建成1.2萬千瓦的大型商用快堆核電站。日本也設計了輸出功率為30萬千瓦的快中子反應堆。鈾鈈混合氧化物用作堆芯的核燃料，鈾238在堆芯周圍。這種快堆可使鈾資源利用率提高50倍，經濟效益和社會效益十分明顯。除上述五國外，澳大利亞、挪威、西班牙、瑞典、瑞士、意大利和中國也在積極開展相關研究工作。
自20世紀70年代以來，原子能被用於和平事業，並取得了迅速發展。核電站如雨後春筍，逐漸取代化石燃料電廠，成為能源舞臺的主角。據統計，世界上有400多座核電站，發電量約占世界總發電量的17%。其中，核電發展最快的國家法國，核電占比已經達到40%。核電具有能量大、占地小、安全可靠、不受地形限制、燃料運輸方便等優點，具有廣闊的發展前景。我國秦山、大亞灣核電站建成後，還將建設10核電站。快中子反應堆被稱為“核燃料生產工廠”，是核電中的壹朵奇葩，是未來能源舞臺上的重要角色。