发生小失水事故时，它就向堆内注入高压水。破口较大时，则要依靠安全注射箱系统。它由几个装有硼水的大水罐组成。水罐上部充有14-45大气压（1大气压相当于101百帕）的氮气。如果失水事故使反应堆压力降到安全注射箱的压力以下，硼水就会在氮气压力作用下顶开阀门，迅速地自动进入反应堆去冷却堆芯。还有一个低压注射系统，在安全注射箱将水排完以后，自动投入运行，将另一水箱中的上千吨硼水连续地送入堆芯，将堆芯淹没。采用硼水来冷却堆芯，是因为硼能大量地吸收中子，可确保堆芯处于亚临界状态。
这些系统都有多重的设备，并由好几个电源供电，以提高保护功能的可靠性。
第三道防线是，预先制订好周密的事故管理规程，一旦发生事故，就可利用核电站内部的潜在能力，或增加一些临时性应急系统，缓解事故的后果，并防止放射性物质污染周围环境，给居民带来危害。
核电站中最主要的放射性物质，是运行过程中不断产生的裂变碎片。在现代大型核电站中，其数量可达几十亿居里。为了防止它们外逸，在压水堆核电站中建立了“四道屏障”。
第一道屏障是核燃料本身。核燃料是经过高温烧结而成的二氧化铀芯块，这种陶瓷体的结构非常致密。它的晶格能截留住98％以上的裂变产物。
第二道屏障是燃料包壳，如装燃料芯块的锆合金密封管。锆管经过严格的考验，能长期在冷却剂内传输很大的热量而不出现泄漏，从而把扩散出芯块的2％的裂变产物（主要是气体裂变产物）保留在包壳内部。燃料元件在反应堆内通常要工作3年左右，在这段时间里，如果包壳发生哪怕细如发丝的裂纹，就有一些放射性会进入冷却剂。这时，要依靠第三道屏障来阻止放射性物质的外流。
第三道屏障是由包容反应堆堆芯的钢制容器及其相连的管道系统组成的。由于压水堆的冷却剂在150大气压的高压下工作，钢制容器的壁厚往往超过200毫米。这道铜墙铁壁保证把放射性杂质限于反应堆装置的内部，并通过内部的净化系统不停地从冷却剂中去除这些杂质。
防止放射性外逃的最后一道屏障是安全壳系统。它包括反应堆厂房（即安全壳本身）和在事故发生时使厂房与外界自动隔绝的所有措施。安全壳是一个极其坚固的建筑物，一般由内衬钢板的钢筋混凝土制造。它能抵抗地震、洪水、风暴的袭击，也能承受由于失水事故而造成的内部高温高压，并能将失水事故产生的蒸汽凝结下来。当厂房内出现失水事故信号或高放射性报警时，安全壳系统就关闭掉所有可能使放射性物质泄漏的通路，从而保证居民生命财产的安全。
全世界核电站至今已积累了约6000堆年的运行记录。纵深防御的各道防线和屏障发挥了重大的作用。
然而，核电站也曾发生过两次重大事故。这两次事故的原因都与人为的过失有着密切的关系。
“世界的辐射首都”
在前苏联的切尔诺贝
利核电站于1986年4月26日发生的灾难，留下了血的教训。
切尔诺贝利核电站位于乌克兰首都基辅以北130公里处，距切尔诺贝利城约18公里。电站有4座反应堆。它的4号堆是1983年才投入运行的，这是一座百万千瓦级的压力管式石墨水冷反应堆。这种反应堆有一个巨大的石墨堆芯，直径14米，高25米，重达1900多吨。堆芯上开有垂直的孔道，插入1693根压力管。水经过压力管带出堆芯的热量，并发生沸腾而产生蒸汽。高温高压的核蒸汽，直接送往两台50万千瓦的汽轮发电机组。在反应堆的顶上，有一套专用的换料机构，能在电站带功率运行的情况下更换核燃料。
切尔诺贝利核电站与压水堆电站不同，它没有包容整个反应堆系统的安全壳，而是采用一种舱室系统。大部分有冷却剂流动的管系，都封在一系列牢固的隔舱内。当管壁发生破裂时，破口所在的隔舱就会充满汽水。这些隔舱都和反应堆下面的一个水池相连，当蒸汽通入水池时，它就凝结并被截留下来，不会向周围环境排放，因而也就阻止了放射性的外泄。但就反应堆本身来说，它的顶部却没有包容在舱室内，尤其是堆芯上面各换料孔道上的盖子，它们的上面只是一般的厂房建筑。
根据专家们的估计，这次事故中，所有放射性的裂变气体100％进入了大气，其他放射性核素的释放量约占堆芯总量的3%-4％，其中10%-20％为碘-131和铯-137。碘-131会影响到食物链和呼吸道，但寿命很短，它的半衰期内有8天。铯-137被人体摄入后，会沉积在软组织内，半衰期为30年，要通过新陈代谢才能从体内排出。
救灾中有300人受到伤害而住进医院，其中203人得了急性的辐照综合症。31名电站运行人员和应急队伍成员由于辐照严重而死亡。在政府的组织下，13500居民被从污染地区疏散开，耗资近百亿卢布。
10年多过去了。今天，在当年的事故现场，有一堆硕大的钢筋混凝土覆盖着毁坏了的反应堆，人们称它为石棺材。这里埋葬着700千克钚-239，81千克铯-137，43千克锶-90。熔融的核燃料曾一度凝结成为固体的放射性岩石。然而，在温度和辐射的影响下，它现在正在逐渐变脆，变软，并成为灰尘。石棺并不密闭，有不少裂隙。有一个7000多人组成的机构正在现场开展着放射性生物学的研究工作。
虽然事故的严重后果没有当时人们所担心的那么可怕，但留下的教训是深刻的。这次事故的直接原因，是核电站运行人员严重违反了六项反应堆运行操作规程。因此，核电站的运行管理是极为重要的。
切尔诺贝利的事故，仍然动摇不了核能在能源需求中的重要地位。在前苏联的领土上，现在有46座动力堆在运行。25座是压水堆，21座是石墨水冷堆，其中15座是和切尔诺贝利4号堆一模一样的大功率石墨水冷沸水堆。
核能的未来
越烧越多现在广泛建造的核电站，只能利用铀资源的1%-2％。它给我们赢得了几十年珍贵的时间，去开发新能源。然而，我们的最终目标，是要寻求能持久解决能源问题的方案。很多国家目前都在积极研究一种新的堆型——快中子增殖堆。当它们能像压水堆那样得到推广时，世界能源的紧张局势就会有所改变。
什么叫做增殖堆呢？任何反应堆运行时，都能使堆芯内的一部分铀-238或钍-232转换为可裂变物质。堆内新产生的裂变物质和消耗掉的裂变物质之比称为转换比。压水堆的转换比只有0.6左右。而快中子堆的转换比却大于1，即在每“烧”掉一个裂变原子的同时，会形成一个以上的新的裂变原子。因此，堆内的核燃料不是越“烧”越少，而是越“烧”越多。过了若干年，一个反应堆内积存的燃料，将可分别供两个反应堆使用。这就叫做核燃料的“增殖”。
人造的微型太阳要解决人类对能量的长期需求，最好的办法是发展可控热核反应。它是在极高的温度下，使氢原子核发生聚变而产生能量的一种方法。核聚变的原理早在1933年就被发现了，比裂变原理的发现整整早了5年。可是由于技术复杂，人类至今尚未建成聚变核电站。只能由不受控制的热核反应——氢弹来显示聚变过程惊人的威力。
核聚变实际上是宇宙中经常发生的一种能量转换过程。亿万颗恒星，包括我们的太阳在内，辐射的能量都是在氢核聚合成氦核时释放出来的。因此，有人把核聚变装置称作人造“微型太阳”。但核聚变这种自然界中轻而易举、天天发生的过程，却是科学技术上久攻不克的顽固堡垒。
美国现有一台世界上规模最大的托卡马克装置在运行。这个装置在1982年成功地约束了首批等离子体，使聚变反应进行了50毫秒。等离子体温度达到1.8亿度。
我国在1984年9月启动了自己设计和研制的受控核聚变装置——中国环流器一号。8年来，它完成重大实验20多个，获得研究成果400多项。
最近3年，科研人员针对世界核聚变研究的前沿课题开展工作。在核聚变的三大要素，即等离子体的密度、温度和约束时间方面，都取得了新的突破性进展。人造的微型太阳即将冉冉升起。地平线上的曙光尽管在托卡马克装置上，物理学家们还要进行大量的研究和探索，动力工作者却已迫不及待地根据它的原理，对聚变核电站进行了概念性设计，并打算建在美国橡树岭实验室内。
在这个设计中，托卡马克反应堆包容在一个很厚的一次安全壳内，外面再罩上一个二次安全壳。与安全壳相邻的，则是汽轮发电机厂房。布局与裂变核电站十分相似。反应堆的环形燃烧室内，氘-氚等离子体在强大磁场的约束下进行热核反应。环形室外侧围有一圈由不锈钢小室构成的包覆层。小室内装满了液态锂或固态的氧化锂小球。这些材料用来吸收氘-氚反应产生的中子的能量，并利用这些中子使锂转化为氚。这些氚分离出来以后，又可送入环形室作为等离子体燃料使用。
反应堆采用半稳态燃烧方式。开始时用一个强大的变压器对环形室内的氘-氚气体放电，产生等离子体，并在环形室内产生电流，以后再点燃许多中性粒子束的注射枪。这些注射枪将能量很高的氘和氚作为燃料，注入等离子体，同时使等离子体的温度上升到热核点火温度。当热核聚变反应开始时，反应释放的α粒子（氦核）会进一步加热燃料，使它达到设计的温度水平。
在这个水平上，反应堆大约可运行90分钟，依靠不断地向等离子体注入氘和氚的冰冻小球来维持燃烧，限制燃烧周期的因素是变压器维持环形电流的能力，以及等离子燃料中杂质的积累。当燃烧周期快结束时，把一些杂质注入等离子体，使反应中止。然后，把反应室内的全部气体抽净，重新装入新鲜燃料，以备下一个燃烧周期使用。
锂垫吸收中子能量后，形成一个体积式热源。依靠二次冷却剂氦或钠，将热量引出锂垫，作为发电用的蒸汽动力循环的热源。电站生产的电能中，20％用来建立磁场，产生环形电流和注射中性粒子束，其余送入电网。这样，核聚变电站就可源源不断地送出大量的能量。
