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顾名思义，核动力航母就是利用核反应堆来产生动力的航空母舰。核燃料的能量密度大，很少的一些核燃料就能够提供航母长时间航行所需要的能量，这比烧煤或者烧油要方便得多。
到目前为止，航空母舰中使用的核反应堆大多是轻水反应堆，即使用普通水作为冷却剂的反应堆。核燃料在反应堆中发生可控链式反应，产生出大量的热，冷却水把这些热带走，在蒸汽发生器中使另一个回路里的水进行热交换，使第二回路里的水转化为蒸汽，再利用这些蒸汽推动汽轮机做功，带动螺旋桨运转。这就是轻水堆核动力航母的工作原理。.
轻水堆体积较小，技术也较为成熟，因此无论是船用反应堆，还是发电用的反应堆，大多数都采用了这样的设计。
轻水堆也有一些致命的缺陷，一是为了保证第一回路里的冷却水在320度的高温下仍然保持液态，反应堆必须具有极高的压力，这对于反应堆的外壳提出了很高的要求。二是堆芯缺乏自我冷却的能力，一旦外围的冷却系统出现故障，堆芯温就会不断升高，直到出现堆芯融化的结果。
80年代前苏联的切尔诺贝利核电站事故，就出现了堆芯融化的事情，最后不得不用海量的混凝土把整个核电站全部封闭起来，以免核物质继续泄漏。2010年的日本311大地震中，福岛核电站由于供电系统被破坏，导致了冷却水循环系统停止运行，结果也险些酿成融堆的惨剧。
当时，为了降低堆芯的温度，日本采取了用直升机从空中浇水的办法，又引入了海水进行冷却。其结果是，虽然堆芯最终得以保全，但大量受到辐射污染的冷却水排入海中留下了严重的生态隐患。
航母作为一种作战武器，在战争中受到损伤是难以避免的。万一出现电力系统受损的情况，反应堆的冷却系统停止工作，其后果是非常可怕的。即便不说出现融堆这样的极端情况哪怕是带有高辐射的冷却水泄漏出来，对舰上乘员的影响也不堪设想。
而气冷堆就不同了，它的工作特点是使用氦气代替普通水作为冷却介质，由于不需要像轻水堆那样维持冷却介质在高温下的液态，因此气冷堆的工作压力不大，安全性更容易保证。
气冷堆里的核燃料是用耐高温的陶瓷封装成小型球状的，裂变反应就在每一个陶瓷球的内部发生。万一出现冷却系统停止运行的情况陶瓷球的温度最高可以升到1600度，然后在此温度下实现自动停堆，而不会像用金属做堆芯的轻水堆那样发生融堆的事故。换言之，如果后世的福岛核电站是一组高温气冷堆，那么即便是停电多日也不会有任何的危险。
气冷堆里作为冷却介质的氦气是惰性气体，即使出现泄漏，也不会带出污染物，这也是气冷堆比轻水堆更为安全的一个原因。
国际上对于气冷堆的研究已有几十年时间起步较早的是德国，后来又有南非、美国、俄罗斯、日本和中国开始了这方面的研究。中国在高温气冷堆方面起步落后于其他国家，但进展却非常迅速到21世纪初，中国的高温气冷堆技术已经达到了世界一流的水平。
