Nhà máy điện nguyên tử (hay còn được gọi là nhà máy điện hạt nhân) đại diện cho một bước tiến vĩ đại trong lịch sử của nhân loại. Điều này đã giúp con người giải quyết một loạt các vấn đề đặt ra bởi thời đại, bao gồm mâu thuẫn giữa nhu cầu ngày càng tăng về năng lượng và sự hạn chế của các nguồn năng lượng truyền thống. Đặc biệt, nhà máy điện nguyên tử đã giúp giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường mà việc đốt nhiên liệu hóa thạch đã gây ra.

Không chỉ thế, những thiếu hụt nguồn nguyên liệu cho công nghiệp, khi chúng được sử dụng làm nhiên liệu cho các nhà máy nhiệt điện, cũng đã được giải quyết một cách hiệu quả bằng cách sử dụng năng lượng từ nhà máy điện nguyên tử. Điều này đã mang lại lợi ích lớn cho sự phát triển và bền vững của nền kinh tế và công nghiệp.

Hiện nay, trên khắp thế giới, có tổng cộng 439 lò phản ứng hạt nhân đang hoạt động, đóng góp hơn 17% tổng sản lượng điện năng trên toàn cầu. Đồng thời, còn có 31 lò phản ứng đang trong quá trình xây dựng và phát triển. Số lượng này không ngừng gia tăng do nguồn cung cấp năng lượng truyền thống như năng lượng thủy điện, than, dầu và khí ngày càng khan hiếm. Điều quan trọng hơn, yêu cầu về an ninh năng lượng và bảo vệ môi trường đang gia tăng đồng thời với sự tiến bộ trong công nghệ ngành điện nguyên tử, giúp nó trở nên an toàn và đáng tin cậy hơn.

Ở nước ta, do tiềm năng năng lượng tuy đa dạng nhưng không dồi dào lắm trong khi đó để đáp ứng được nhịp độ phát triển kinh tế ở mức tương đối cao nhằm đưa nước ta trở thành nước công nghiệp hoá, hiện đại hoá, các yêu cầu về phát triển và đa dạng hoá nguồn năng lượng nhằm đảm bảo cung cấp năng lượng an toàn và bền vững có tính đến việc bảo tồn phát triển tài nguyên và bảo vệ môi trường là cực kỳ quan trọng. Chỉ có phát triển năng lượng nguyên tử với trình độ ngày càng hoàn thiện mới đảm bảo được các yêu cầu đó.

Năm 1895, Wilhelm Röntgen đã phát hiện ra tia X, và vào cuối thế kỷ XIX, con người vẫn coi nguyên tử là đơn vị tối thiểu không thể chia nhỏ được của chất. Tuy nhiên, từ năm 1895, sau sự phát minh quan trọng về tia X của Röntgen, lĩnh vực Vật lý Nguyên tử đã bắt đầu hình thành và phát triển. Các nhà khoa học như Becquerel, Thompson, Mary Curie, Einstein, Niels Bohr, Rutherford, Walter Bothe, H. Becker, Frederic, Jolid Curie, Enrico Fermi, và nhiều người khác đã đóng góp đáng kể và đặt nền móng cho ngành công nghiệp năng lượng nguyên tử trong tương lai.

Vào năm 1904, nhà Vật lý người Anh J. Thomson đã đưa ra mô hình nguyên tử đầu tiên. Theo giả thuyết của ông, nguyên tử được mô tả như một quả cầu tích điện dương có kích thước xấp xỉ 10-8cm, với các electron tồn tại bên trong, tự do lơ lửng trong đó. Tuy nhiên, cho đến năm 1909, mô hình này đã gặp phải sự mâu thuẫn với các kết quả thực nghiệm liên quan đến phóng xạ của các hạt α trên các lớp mỏng của kim loại.

Vào năm 1911, nhà bác học người Anh A. Rutherford đã giới thiệu mô hình nguyên tử mới, theo đó, nguyên tử được mô tả như một hạt nhân mang điện tích dương +Ze ở trung tâm, với hạt nhân này có bán kính rất nhỏ (xấp xỉ 10-12cm). Xung quanh hạt nhân, Z điện tử di chuyển theo các quỹ đạo quanh hạt nhân ở các khoảng cách tương đối lớn (xấp xỉ 10-8cm), và khối lượng của các electron rất nhỏ so với khối lượng tổng của nguyên tử. Vì vậy, toàn bộ khối lượng thực tế của nguyên tử tập trung ở hạt nhân. Mô hình hành tinh nguyên tử của Rutherford đã giải thích thành công các kết quả thực nghiệm trong lĩnh vực này.

Năm 1913, nhà Vật lý Đan Mạch Niels Bohr đã đề xuất một lý thuyết lượng tử về các quá trình xảy ra trong nguyên tử. Bohr tiếp tục sử dụng hạt nhân mô hình của Rutherford và đề xuất các điều kiện quan trọng sau đây cho việc hoạt động của các electron xung quanh hạt nhân:

Điện tử trong nguyên tử chỉ có thể tồn tại trong một số quỹ đạo dừng cụ thể và ổn định. Trong những quỹ đạo này, điện tử không bức xạ năng lượng.

Điện tử chỉ có thể bức xạ hoặc hấp thụ năng lượng khi chuyển từ một quỹ đạo dừng này sang một quỹ đạo dừng khác.

Trong tất cả các quỹ đạo có thể của điện tử xung quanh hạt nhân, chỉ có những quỹ đạo nào mà moment động lượng của điện tử bằng một số nguyên lần +n mới tồn tại.

Lý thuyết này của Niels Bohr đã giải thích một cách thành công nhiều hiện tượng quang học và cơ học lượng tử liên quan đến cấu trúc và hoạt động của nguyên tử.

Bên cạnh cơ học lượng tử, thuyết tương đối do nhà khoa học vĩ đại người Đức Albert Einstein (1879 – 1955) công bố từ năm 1905 đến năm 1916 đã đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng nền Vật lý Hạt nhân hiện đại và lý thuyết về các hạt cơ bản. Công thức nổi tiếng của ông, E = mc2, đã định hình một phần quan trọng của cơ sở kiến thức trong lĩnh vực này.

Vào đầu những năm 30 của thế kỷ XX, sự phát triển của phổ kế đã tạo ra cơ hội quan trọng cho Vật lý và góp phần quan trọng vào các phát minh mang tính quyết định trong lĩnh vực công nghệ hạt nhân. Trong giai đoạn này, các nhà khoa học đã khám phá các hiện tượng quan trọng liên quan đến phân rã hạt nhân, phát hiện tính phóng xạ tự nhiên của nhiều nguyên tố, và tìm ra hai loại phản ứng hạt nhân quan trọng: phản ứng phân hạch hạt nhân và phản ứng tổng hợp nhiệt hạch. Những khám phá này đã đánh dấu bước tiến quan trọng trong việc giải quyết bài toán cung cấp năng lượng cho loài người.

Vào ngày 27-6-1954, đã diễn ra lễ khánh thành nhà máy điện hạt nhân đầu tiên trên thế giới với công suất 5MW tại Obninsk (Liên Xô cũ). Đây là sự kiện đánh dấu sự khởi đầu của thời kỳ sử dụng năng lượng nguyên tử cho mục đích hoà bình trên toàn cầu.

Dưới đây là bảng tổng hợp thông tin về một số nước sử dụng năng lượng hạt nhân trên thế giới:

Bảng trên cung cấp thông tin về số lò phản ứng của các nhà máy điện hạt nhân ở các nước lớn, tổng công suất, và cơ cấu nguồn điện chính của mỗi nước sử dụng năng lượng hạt nhân. Đây không phải là số liệu mới nhất tuy nhiên sẽ cho chúng ta cái nhìn tổng quan và sự hình dung về mức độ phát triển điện hạt nhân của các nước lớn trên thế giới.