核能发电的原理主要基于核裂变和热力学循环两个过程。
核裂变
核裂变是指一个重原子核（如铀-235或钚-239）在吸收一个中子后分裂成两个或更多较小的原子核的过程。在这个过程中，会释放出大量的能量和额外的中子。这些新释放的中子可以继续引发其他原子核的裂变，形成链式反应。
热力学循环
核裂变产生的热量需要通过热力学循环转换为机械能，最终再转换为电能。在核能发电中，这个过程通常是通过蒸汽动力循环来实现的。核反应产生的热量加热水或其他工质，使其变成高温高压蒸汽。蒸汽驱动汽轮机旋转，汽轮机则带动发电机发电。
具体的核能发电系统包括：
核反应堆：产生核裂变所需的热量。
蒸汽发生器：将反应堆中的热量传递给工作介质（如水），产生蒸汽。
汽轮机：将蒸汽的动能转换为机械能。
发电机：将机械能转换为电能。
变压器：将电压和电流调整到适合输电的等级。
输电线路：将电能输送到用户端。
核能发电的优势在于其能量密度高，燃料体积小，且不产生温室气体排放，是一种较为清洁的能源。然而，它也存在核废料处理和安全风险等挑战。