核電站、核動力航母的燃料是“核燃料棒”，依靠核燃料的裂變產生的巨大的能量維持核電站核核動力航母的運轉。

天然鈾礦被開採出來以後，經過“水冶法”進行初加工提煉，得到重鈾酸銨，呈現黃色塊狀或者粉末狀，俗稱“黃餅”。黃餅提純後，再被送到專門的鈾濃縮工廠，加工成六氟化鈾，採用氣體離心機提高純度。當鈾濃度被提高到4%左右，再把這種鈾混合物粉末，燒結成的二氧化鈾陶瓷芯塊（相當於把陶土燒成陶瓷）。鈾瓷芯塊為直徑1釐米，高度1釐米的圓柱體。幾百個芯塊疊在一起裝入直徑1釐米，長度約4米，厚度為1毫米左右的細長鋯合金材料套管內，最終制成一根可以進入反應堆進行“核燃燒”的燃料棒。

把幾十根燃料棒用方框固定好，然後再將數個方框排列，就可以放入反應堆中了。在燃料棒中，還穿插插入石墨減速棒群。石墨可以吸收中子，根據插入的深淺，決定核反應的核反應功率——若石墨棒全部升起（抽出），則反應堆進入全功率核反應，若把石墨棒群完全插入燃料棒群之間，則反應堆會很快停止鏈式反應，這就是停堆。

要將核燃料棒放入反應堆時，要確保反應堆停堆。先開啟反應堆核心容器的上蓋，再用反應堆上方的吊車，將燃料棒方框一塊塊抽出、吊起來，再移入冷卻水池冷卻，然後給堆芯裝入全新的燃料棒方框。民用核電站的每個反應堆，一兩年內就要全面更換新的燃料棒。

把核燃料放入堆芯的過程專業術語稱為裝料或者換料。核電站首次將新燃料放入堆芯的過程稱之為裝料，經過一個壽期燃燒後需要將燒過的燃料取出來，換上新的燃料，稱為換料。換料與首次裝料不同，目前一般只需要將佔堆芯裝料數的三分之一燃料元件取出來後，換上新的燃料。

下圖是手繪涉及到的換料轉運地點。

一、新燃料運輸。

核燃料生產完成後，需驗收出廠，合格後在購買方的見證下裝在核燃料專門的貨包內，貨包外型就像一個棺材，長達4米，一個貨包內可以裝2組燃料元件。核燃料運輸時間和路線屬於秘密，只有專門的人才知道。

二、接收燃料

購買方接收燃料後，燃料元件從貨包裡抽出來，把貨包給燃料生產廠家返回去（貨包屬於廠家所有），依次貯存在新燃料廠房的支撐格架上，防止燃料元件變形。

下圖是製造中的壓力容器

三、裝運新燃料到反應堆廠房

在裝料前幾天為了節約裝料時間，先會把燃料從新燃料貯存廠房轉移到反應堆廠房的新燃料豎井，所謂新燃料豎井就是在反應堆廠房內部的一個深坑，轉運是透過轉運吊籃實現的，一個轉運吊籃內部可以裝十幾組燃料元件，然後由安裝在廠房內部的吊車將吊籃整體吊入反應堆廠房。

四、裝料

反應堆壓力容器一般位於反應堆廠房的中間位置，壓力容器開蓋後就用環吊控制機械手將一組組燃料元件由新燃料豎井抽出放入到反應堆壓力容器內部。大型商運壓水堆壓力容器內部一般裝有150組左右的燃料元件。

下圖是已經安裝在核電站反應堆廠房的壓力容器——新燃料的歸宿

核動力航母與核電站不同，因為航母換料週期特別長，福特級航母全壽期不用換料，也有的航母半壽期進行換料，即15到20年進行一次換料，有的航母換料時還需要對航母船體進行切割，費時費力，換料週期短直接會加大維護成本，縮短服役時間，比如法國的戴高樂號航母。