核反應堆是核電動力裝置的核心設備，是產生核能的源泉。在壓水反應堆中，能量主要來源于熱中子與鈾-235核發生的鏈式裂變反應。
裂變反應是指一個重核分裂成兩個較小質量核的反應。在這種反應中，核俘獲一個中子并形成一個復合核。復合核經過很短時間（10-14s）的極不穩定激化核階段，然后開裂成兩個主要碎片，同時平均放出約2.5個中子和一定的能量。一些核素，如鈾-233、鈾-235、钚-239和钚-241等具有這種性質，它們是核反應堆的主要燃料成分。鈾-235的裂變反應如圖1.3-1所示。
對于鈾-235與熱中子的裂變反應來說，目前已發現的裂變碎片有80多種，這說明是以40種以上的不同途徑分裂。
在裂變反應中，俘獲1個中子會產生2～3個中子，只要其中有1個能碰上裂變核，并引起裂變就可以使裂變繼續進行下去，稱之為鏈式反應。
由于反應前后存在質量虧損，根據愛因斯坦相對論所確定的質量和能量之間的關系，質量的虧損相當于系統的能量變化，即ΔE＝Δmc2。對鈾-235來說，每次裂變釋放出的能量大約為200Mev（1兆電子伏=1.6×10-13焦耳）。這些能量除了極少數（約2％）隨裂變產物泄露出反應堆外，其余（約98％）全部在燃料元件內轉化成熱能，由此完成核能向熱能的轉化。
水作為冷卻劑，用于在反應堆中吸收核裂變產生的熱能。高溫高壓的一回路水由反應堆冷卻劑泵送到反應堆，由下至上流動，吸收堆內裂變反應放出的熱量后流出反應堆，流進蒸汽發生器，通過蒸汽發生器的傳熱管將熱量傳遞給管外的二回路主給水，使二回路水變成蒸汽，而一回路水流出蒸汽發生器后再由反應堆冷卻劑泵重新送到反應堆。如此循環往復，形成一個封閉的吸熱和放熱的循環過程，構成一個密閉的循環回路，稱為一回路冷卻劑系統。
蒸汽發生器產生的飽和蒸汽由主蒸汽管道首先送到汽輪機的高壓閥組以調節進入高壓缸的蒸汽量，從高壓閥組出來的蒸汽通過四根環形蒸汽管道進入高壓缸膨脹做功，將蒸汽的熱能轉變為汽輪機轉子旋轉的機械能。在膨脹過程中，從高壓缸前后流道不同的級后抽取部分蒸汽分別送入高壓加熱系統和輔助蒸汽系統。高壓缸的排氣一部分送往4號低壓加熱器用于加熱凝結水，大部分通過四根管道排往位于低壓缸兩側的四臺汽水分離再熱器，在這里進行汽水分離，并由新蒸汽對其進行再熱。從汽水分離再熱器出來的過熱蒸汽經四根管道送入四臺低壓缸內膨脹做功，從四臺低壓缸前后流道抽取部分蒸汽分別送往3號、2號和1號低壓加熱器用于加熱凝結水；低壓缸的排氣排入凝汽器，并被海水冷卻為凝結水。
匯集到凝汽器熱井中的凝結水由一級凝結水泵升壓后送到凝結水精處理裝置進行水質凈化，接著凝結水通過軸封蒸汽加熱器、一號低壓加熱器和二號低壓加熱器。此時凝結水被加熱到87 oC。凝結水經過二級凝結水泵進一步提升壓力后通過三號低壓加熱器和四號低壓加熱器被加熱至151 oC進入除氧器。凝結水在除氧器中進行熱力除氧（P=0.84MPa，T=172oC），然后由主給水泵提升壓力后經5、6號高壓加熱器進一步被加熱至217.6 oC，最后進入蒸汽發生器二次測，給水吸收反應堆冷卻劑熱量后轉變成飽和蒸汽，沖轉汽機，從而形成完整的汽水循環，稱為二回路汽水循環系統，同時由于汽輪機轉子與發電機轉子剛性相連，因此汽輪機直接帶動發電機發電，把機械能轉換為電能。
綜上所述，壓水堆核電站將核能轉變為電能是分四步，在四個主要設備中實現的：
（1）反應堆：將核能轉變為熱能（高溫高壓水），并將熱能傳給一回路冷卻劑；（2）蒸汽發生器：將一回路高溫高壓水中的熱量傳遞給二回路的水，使其變為飽和蒸汽；（3）汽輪機：將飽和蒸汽的熱能轉變為高速旋轉的機械能；（4）發電機：將汽輪機傳來的機械能轉變為電能。
