沸水反應(yīng)堆以輕水（普通水H2O）作為冷卻劑和中子慢化劑。反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)內(nèi)壓強保持在70個大氣壓。在這里，來自汽輪機的給水進入壓力容器后，在280℃左右沸騰。汽水混合物經(jīng)過堆芯上方的汽水分離器和蒸汽干燥器過濾掉液態(tài)水后直接送到汽輪機。離開汽輪機的蒸汽經(jīng)過冷凝器凝結(jié)為液態(tài)水（給水）后，回流至反應(yīng)堆，完成一個循環(huán)。
因沸水堆中一次蒸汽直接通往汽輪機，故該系統(tǒng)被稱為直接循環(huán)系統(tǒng)。由于此時堆芯的傳熱速度直接由系統(tǒng)中水的循環(huán)速度所決定，因此大型的沸水堆的堆芯圍筒（core shroud）外均裝有噴射泵（jet pump），以加快循環(huán)速度。
與壓水反應(yīng)堆相比，沸水反應(yīng)堆的構(gòu)造更為簡單，且大大降低了反應(yīng)堆的工作壓力和堆芯溫度，因此顯著提高了反應(yīng)堆的安全性，降低了造價。但由于沸水堆的循環(huán)系統(tǒng)直接連接了堆芯和汽輪機，因此可能造成汽輪機受到放射性污染，給設(shè)計和維修帶來麻煩。
中國正在加大能源結(jié)構(gòu)調(diào)整力度。積極發(fā)展核電、風電、水電等清潔優(yōu)質(zhì)能源已刻不容緩。中國能源結(jié)構(gòu)仍以煤炭為主體，清潔優(yōu)質(zhì)能源的比重偏低。
中國目前建成和在建的核電站總裝機容量為870萬千瓦，預(yù)計到2010年中國核電裝機容量約為2000萬千瓦，2020年約為4000萬千瓦。到2050年，根據(jù)不同部門的估算，中國核電裝機容量可以分為高中低三種方案：高方案為3.6億千瓦（約占中國電力總裝機容量的30%），中方案為2.4億千瓦（約占中國電力總裝機容量的20%），低方案為1.2億千瓦（約占中國電力總裝機容量的10%）。
中國國家發(fā)展改革委員會正在制定中國核電發(fā)展民用工業(yè)規(guī)劃，準備到2020年中國電力總裝機容量預(yù)計為9億千瓦時，核電的比重將占電力總?cè)萘康?%，即是中國核電在2020年時將為3600-4000萬千瓦。也就是說，到2020年中國將建成40座相當于大亞灣那樣的百萬千瓦級的核電站。
從反應(yīng)堆物理角度看，球床式高溫氣冷堆具有如下特點：用石墨作為結(jié)構(gòu)材料、反射層和慢化劑，石墨慢化比高，中子吸收截面小；用包覆顆粒形式的低富集度鈾燃料元件，燃科顆粒近似均勻地分散在石墨中，堆芯采用氦氣作為冷卻劑，它對中子近乎透明，堆芯平均工作溫度較高，堆芯連續(xù)地裝載新元件與卸出乏燃料元件。同時部分燃耗的燃料元件還將通過堆芯若干次，燃料球隨機地堆積在堆芯，不需要過剩反應(yīng)性來補償燃耗，僅需補償負荷變化下的氙毒，能達到較高的平均卸料燃耗。因此，高溫、氦冷卻劑，石墨慢化及包覆顆粒燃料四個特點使高溫氣冷堆在物理上具有許多獨特之處。
直徑在1mm左右的包覆顆粒燃料彌散在石墨基體中，從反應(yīng)堆物理觀點來看是一種準均勻分布。熱中子的自屏因子非常接近1，燃料及轉(zhuǎn)化材料的共振積分，比大多數(shù)熱中子堆大2~3倍。因此，熱中子的非均勻效應(yīng)不如其他反應(yīng)堆明顯，燃料的利用更為有效。包覆顆粒結(jié)構(gòu)在高溫下阻滯和包容裂變產(chǎn)物的性能很好，可以達到很高的溫度，保證安全性、同時可以達到高的燃耗。燃耗深，裂變產(chǎn)物濃度高，這也是高溫氣冷堆的一個重要特點。
沸水堆（Boiling Water Reactor）字面上來看就是采用沸騰的水來冷卻核燃料的一種反應(yīng)堆，其工作原理為：冷卻水從反應(yīng)堆底部流進堆芯，對燃料棒進行冷卻，帶走裂變產(chǎn)生的熱能，冷卻水溫度升高并逐漸氣化，最終形成蒸汽和水的混合物，經(jīng)過汽水分離器和蒸汽干燥器，利用分離出的蒸汽推動汽輪進行發(fā)電。福島核電站建于20世紀70年代，屬于沸水堆。
壓水堆（Pressurized Water Reactor）字面上看就是采用高壓水來冷卻核燃料的一種反應(yīng)堆，其工作原理為：主泵將120～160個大氣壓的一回路冷卻水送入堆芯，把核燃料放出的熱能帶出堆芯，而后進入蒸汽發(fā)生器，通過傳熱管把熱量傳給二回路水，使其沸騰并產(chǎn)生蒸汽；一回路冷卻水溫度下降，進入堆芯，完成一回路水循環(huán)；二回路產(chǎn)生的高壓蒸汽推動汽輪機發(fā)電，再經(jīng)過冷凝器和預(yù)熱器進入蒸汽發(fā)生器，完成二回路水循環(huán)。中國建成和在建共有13臺核電機組，除秦山三期采用CANDU堆技術(shù)，山東榮成采用高溫氣冷堆，其余均為壓水堆，
沸水堆缺點是必須使用低濃鈾，目前采用輕水堆的國家，在核燃料供應(yīng)上大多依賴美國和獨聯(lián)體。此外，輕水堆對天然鈾的利用率低。如果系列地發(fā)展輕水堆要比系列地發(fā)展重水堆多用天然鈾50%以上。
沸水堆字面上來看就是采用沸騰的水來冷卻核燃料的一種反應(yīng)堆，其工作原理為：冷卻水從反應(yīng)堆底部流進堆芯，對燃料棒進行冷卻，帶走裂變產(chǎn)生的熱能，冷卻水溫度升高并逐漸氣化，最終形成蒸汽和水的混合物，經(jīng)過汽水分離器和蒸汽干燥器，利用分離出的蒸汽推動汽輪進行發(fā)電。
冷卻水從反應(yīng)堆底部流進堆芯，對燃料棒進行冷卻，帶走裂變產(chǎn)生的熱能，冷卻水溫度升高并逐漸氣化，最終形成蒸汽和水的混合物，經(jīng)過汽水分離器和蒸汽干燥器，利用分離出的蒸汽推動汽輪進行發(fā)電。
沸水堆又叫輕水堆，沸水堆核電站工作流程是：冷卻劑（水）從堆芯下部流進，在沿堆芯上升的過程中，從燃料棒那里得到了熱量，使冷卻劑變成了蒸汽和水的混合物，經(jīng)過汽水分離器和蒸汽干燥器，將分離出的蒸汽來推動汽輪發(fā)電機組發(fā)電。 沸水堆是由壓力容器及其中間的燃料元件、十字形控制棒和汽水分離器等組成。汽水分離器在堆芯的上部，它的作用是把蒸汽和水滴分開、防止水進入汽輪機，造成汽輪機葉片損壞。沸水堆所用的燃料和燃料組件與壓水堆相同。沸騰水既作慢化劑又作冷卻劑。 沸水堆與壓水堆不同之處在于冷卻水保持在較低的壓力（約為70個大氣壓）下，水通過堆芯變成約285℃的蒸汽，并直接被引入汽輪機。所以，沸水堆只有一個回路，省去了容易發(fā)生泄漏的蒸汽發(fā)生器，因而顯得很簡單。 總之，輕水堆核電站的最大優(yōu)點是結(jié)構(gòu)和運行都比較簡單，尺寸較小，造價也低廉，燃料也比較經(jīng)濟，具有良好的安全性、可靠性與經(jīng)濟性。
