總之，由於反應堆是一個巨大的中子源，因此是進行基礎科學和應用科學研究的一種有效工具。目前其應用領域日益擴大，而且其應用潛力也很大，有待人們的進一步開發。
前蘇聯於1954年建成了世界上第一座原子能發電站，掀開了人類和平利用原子能的新的一頁。英國和美國分別於1956年和1959年建成原子能發電站。到2004年9月28日，在世界上31個國家和地區，有439座發電用原子能反應堆在運行，總容量為364.6百萬千瓦，約占世界發電總容量的16% 。其中，法國建成59座發電用原子能反應堆，原子能發電量占其整個發電量的78%；日本建成54座，原子能發電量占其整個發電量的25%；美國建成104座，原子能發電量占其整個發電量的20%；俄羅斯建成29座，原子能發電量占其整個發電量的15% 。我國於1991年建成第一座原子能發電站，包括這一座在內，現在投入運行的有9座發電用原子能反應堆，總容量為660萬千瓦。我國另有2座反應堆在建設中。我國還為巴基斯坦建成一座原子能發電站。
核能發電有一個重要的優點——非常清潔。與火電站相比，核電站從環保角度來講簡直就是做到了極致。火電站向大氣中釋放的放射性物質比核電站還多，同時它還向大氣中釋放大量的碳、硫和其他元素。
非常不幸的是，核電站的運行也存在一些嚴重的問題，鈾的開采和提純並不是非常清潔的過程。非正常運行的核電站能夠帶來大問題。
切爾諾貝利災難是最近的一個例子：切爾諾貝利核電站位於烏克蘭北部，距首都基輔隻有140公裏，它是原蘇聯時期在烏克蘭境內修建的第一座核電站。切爾諾貝利曾經被認為是最安全、最可靠的核電站。1986年一聲巨響徹底打破了這一神話。核電站的第4號核反應堆在進行半烘烤實驗中突然失火，引起爆炸，其輻射量相當於500顆美國投在日本的原子彈。爆炸使機組被完全損壞，8噸多強輻射物質泄露，塵埃隨風飄散，致使俄羅斯、白俄羅斯和烏克蘭許多地區遭到核輻射的汙染。
福島核電站（Fukushima Nuclear Power Plant）是目前世界上最大的核電站，由福島一站、福島二站組成，共10台機組（一站6台，二站4台），均為沸水堆。2011年3月12日，地震導致日本福島縣第一和第二核電站發生核泄漏。大量放射性物質泄漏到外部，日本內閣宣布第一核電站的1至6號機組將全部永久廢棄。2011年4月12日，日本原子能安全保安院根據國際核事件分級表將福島核事故定為最高級7級。
核電站的乏燃料在幾百年內都是有毒的，並且到目前為止，世界上沒有能安全、永久地存儲它們的設施。