核電站和原子彈是核裂變能的兩大應用，兩者機制上的差異主要在于鏈式反應速度是否受到控制。核電站的關鍵設備是核反應堆，它相當于火電站的鍋爐，受控的鏈式反應就在這里進行。核反應堆有多種類型，按引起裂變的中子能量可分為：熱中子堆和快中子堆。熱中子的能量在0.1eV（電子伏特）左右，快中子能量平均在2eV左右。運行的是熱中子堆，其中需要有慢化劑，通過它的原子與中子碰撞，將快中子慢化為熱中子。慢化劑用的是水、重水或石墨。堆內還有載出熱量的冷卻劑，冷卻劑有水、重水和氦等。根據慢化劑和冷卻劑和燃料不同，熱中子堆可分為輕水堆（用輕水作慢化劑和冷卻劑稍加濃鈾作燃料）、重水堆（用重水作慢化劑和冷卻劑稍加濃鈾作燃料）和石墨水冷堆（石墨慢化，輕水冷卻，稍加濃鈾），輕水堆又分壓水堆和沸水堆。