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和常规火电相比，核电站的突出特点是使用核燃料，因此核电的发展必然要建立在核燃料开采、加工的基础之上。而核燃料裂变之后会生成大量的强放射性产物，辐射防护和放射性废物的收集、处理是核电站的重要特点。
1.核燃料资源
实际可用的核裂变燃料有铀-235、钚-239 和铀-233。自然界中的铀主要是铀 235和铀 238的混合物，铀 235的含量约为0.7%。因此，单纯采用铀-235作核燃料，则燃料资源十分有限。钚 239和铀-233是非天然的转换燃料，其转换原料铀238和钍 232在自然界中含量丰富，如果能利用燃料增殖技术，则核燃料的可利用储量远远超过化石燃料的储量，可以满足长期发电的需求。
2.核电站的安全性
核电站的危险性主要来自裂变产物的强放射性形成的环境污染。裂变产物和反应堆中的其他物质经中子照射以后，原子结构变得不稳定，要进行放射性衰变，向外发射粒子或电磁波辐射。
天然放射同位素的射线：① α粒子（带正电的氦原子核），速度达2万km/s，穿透力差，用普通的纸就可以挡住；② β粒子为高速电子流，速度为20多万km/s，0.5 cm厚的水泥才能挡住；③ γ射线为电磁波，波长短，频率高，能量大，射透力强，可以穿透10 cm厚的水泥墙。放射性同位素的辐射射线如图2 -10所示。
核反应堆在设计上具有固有的安全性，或称负反应性温度系数，使反应堆在运行时具有良好的自稳调节性能。即当外界破坏了反应堆的平衡时，在一定范围内反应堆能依靠自身的特性使核反应能力下降，恢复到原来的状态。
不同类型的核反应堆有不同的安全措施，由于压水堆是目前比较成熟、也最为广泛采用的堆型，所以，这里以压水堆核电站为例说明。
压水堆核电站在设计和运行控制上采取了比较严密的纵深防御措施。为防止裂变产物和放射性物质的逸出，核岛通常设有三道屏障。
图2-10 放射性同位素的辐射射线
（1）将放射源与外界隔离——系统结构上设置了三道屏障
第一道屏障——密封的燃料元件包壳。为了确保第一道安全屏障的完整性，核电站运行时需要遵守以下两个安全限值，一是临界热流密度与反应堆内实际达到的最大局部热流密度之比大于1.22，即烧毁比DNBR>1.22；二是燃料棒的最大线功率密度小于设计值。
第二道屏障——坚固、钢制的压力容器和密闭的回路系统，反应堆冷却剂的压力边界，包括一回路的管道、容器、泵等相关设备。为了确保反应堆冷却剂边界的完整性，反应堆运行过程中需要确保一回路冷却剂的压力和温度不超过安全限值。
第三道屏障——厚实、坚固、可承受强大压力的安全壳。安全壳既可以提供有效的环境辐射防护，也可以保护一回路设备免受来自外部的破坏。100万kW压水堆电站的安全壳直径达30~40米、高度达60~70米，外壁为1米厚的预应力钢筋混凝土，内壁为6毫米厚的钢板。针对内部封闭，反应堆的安全壳被设计成可以承受反应堆失水这样的极限事故工况，能耐3~4个大气压的压力。针对外部破坏，目前第三代核能系统的核电站安全壳普遍设计为可以抵御军用和商业飞机的撞击。对于第二代核能系统，如广东大亚湾核电站的安全壳，设计为可以抵御最大质量5.7 t的飞机坠落安全。
图2-11 反应堆多重屏障
（2）在运行策略上采取了多重保护措施
①在出现可能危及设备和人身安全的情况时，进行正常停堆；
②因任何原因未能正常停堆时，控制棒自动落入堆内，实行自动紧急停堆；
③如果控制棒未能插入，高浓度硼酸水自动喷入堆内，实现自动紧急停堆。
（3）对一切重要设备都采取了类似的多重保护措施
有紧急自动停堆系统、应急堆芯冷却系统、两套独立的外部电源、应急柴油发电机系统和蓄电池组、多重冷却系统和水源等。
如设置了两路独立的、可靠的外部电源，当一路外部电源因事故停电时，可自动切换为另一回路供电。若失去外部电源，则厂里还有至少两套紧急柴油发电机组，经常处于热备用状态，可以在10秒钟内自动启动达到额定转速。
（4）具有系统专设的安全设施
高压安全注射系统、低压安全注射系统、安全壳喷淋系统、安全壳隔离系统、消氢系统等。
例如，当管壁很厚的主管道不幸发生破裂，这时上述这些专设安全设施投入工作，首先高压安全注射系统启动，向堆内高压注水，防止堆内“烧干”；待压力降低后，低压安全注射系统开始工作，继续向堆内注水冷却。与此同时，安全壳与外界自动隔离，使穿过安全壳与外界相通的电缆、通风等管道迅速切断；安全壳顶部的喷淋系统自动喷淋冷水，降低安全壳内的强度和压力；消氢系统投入工作，除去可能引起爆炸的氢气。
核电站在正常运行时放射性物质的排放可控制在远低于允许标准以下，具备十分严格、比较完备的安全措施，与火电站相比，也可以认为是一种比较清洁的能源。不过，在核废料的处理方面，尽管不会带来现实的危害，但在是否会对地球的环境造成长期的影响方面，有些科学家持怀疑的态度。
3.核电站的经济性
（1）反应堆的结构比锅炉复杂，核电站的造价也比火电站要高。轻水堆核电站的造价通常是同样规模的火电站造价的150%~200%，重水堆、气冷堆和钠冷堆的造价则更高。
（2）燃料的价格（考虑成本、运输、储存）比常规火电要低。核电站的发电成本比火电站的发电成本可以低30%~50%。核燃料能量大，一座1 000 MW级的轻水压水堆核电站，采用低浓缩铀为燃料，燃料年消耗量为30~40 t；同样规模的火电厂年耗煤量在300万t以上。