發展歷史
1945年日本二戰戰敗，聯合國禁止日本進行與原子能相關的研究。但隨著1952年舊金山條約的生效，日本會府在國際上的地位，相關研究又被解禁。1954年初由當時的改進黨中的中曽根康弘、稲葉修、齋藤憲三、川崎秀二向國會提出了原子能研究開發預算，此為原子能發電在日本發展的起點。當時的預算是2億3500萬日元，取義于鈾235。
1955年12月19日《原子力基本法》生效，此法確立了核能利用的大綱。當時指定的方針是民主、自主、公開，被稱為原子能三原則。1956年1月1日設立了原子能委員會，第一任委員長是曾任讀賣新聞社社長的正力松太郎。他于次年4月29日舉辦了原子能和平利用座談會，并于5月19日成為剛成立的科學技術廳的廳長。他對日本引進核能有著重要的作用，被稱為日本原子能之父。當時日本首位諾貝爾獎獲得者湯川秀樹曾辭去委員職位以示對當時正力主持的《日美原子能研究協定》的抗議。
1956年6月設立獨立法人機構日本原子能研究所，地址設在茨城県那珂郡東海村。自此后，東海村成為日本核能研究的中心地。
1957年11月1日，加盟電力事業連合會的九家電力公司與電源開發會社共同出資設立日本原子力發電株式會社。
1963年10月26日，日本第一臺核電機組開始運行。這臺機組設在東海村的動力試驗反應堆JPDR。為紀念這一天，確定每年10月26日為日本的原子能日。日本最初的商用核電廠設在東海村的東海發電所，由日本原子力發電會社運營。反應堆采用世界最先實用化的英國制的石墨減速二氧化碳冷卻型反應堆。由于經濟性問題，此后沒再引進過這種反應堆。之后引入的商用反應堆皆為輕水堆。
1974年，制定了電源三法：《電源開發促進稅法》，《電源開發促進對策特別會計法》、《發電用施設周邊地域整備法》。確立了對核電廠進行補助的若干方針。
福島事故影響
311福島核事故
福島第一核電廠事故后一月中，制定了核電廠的新的方針。這需要考慮到因老舊而終止的核電廠廢棄反應堆的處理的困難性以及削減二氧化碳政策等。2010年3月，到達40年營運期限的敦賀發電廠1號機組為起點，長期運行的反應堆不斷增加，關于長期運行的反應堆的安全性的討論不斷增加。
2011年日本大地震導致福島第一核電廠發生事故，核污染波及東北關東等地區。由此帶來了很大的影響。政府與大眾媒體中關于核電廠的增加計劃，檢查中的核電廠再啟動問題，今后的核電政策等問題的議論正逐漸增加。
此后，日本開始全面關停現有機組。至2012年5月5日，泊發電站3號機組降低功率停運接受定期檢查，日本的50座商用反應堆全部處于停運狀態。
2012年6月16日，經過數月的僵持和談判，大飯核電廠日本政府正式決定開啟首個已經停運的核電站——位于福井縣的大飯核電站的3號和4號機組。這是日本繼去年福島核事故后，首次宣布重啟核電站。
反應堆開發
日本的核電站分布圖
七十年代，日本普賢（Fugen）先進熱中子原型堆（ATR）建成。這種堆以重水為慢化劑，采用加壓輕水冷卻，設計可以使用鈾燃料和钚燃料，但主要是驗證钚的利用。這是世界上第一個采用全MOX燃料堆芯的熱中子堆。普賢堆電功率為14.8萬千瓦，由JNC負責運行，2003年3月關停。日本規劃在Ohma建造60萬千瓦的ATR示范堆，但于1995年決定中止。
1970年以來，日本共有28座沸水堆（包括先進型沸水堆）和23座壓水堆投入運行。
日本首批ABWR機組（131.5萬千瓦）是東京電力公司（Tepco）的柏崎·刈羽核（Kashiwazaki-Kariwa）6號、7號機組，分別于1996年11月、1997年7月投入商業化運行。兩臺機組由美國通用電氣、日本東芝公司和日立公司組成的聯合體建造。還有3臺ABWR機組，濱岡（Hamaoka）5號、志賀（Shika）2號、島根（Shimane）3號，目前正處于調試或在建狀態。日立公司還正在開發60萬、90萬和170萬千瓦等級的ABWR機組。ABWR二代的電功率為171.7萬千瓦。
刈羽核核電站
150萬千瓦級的先進型壓水堆（APWR）設計已經由4家電力公司聯合三菱、西屋（早期參與）開發出來。目前，這一設計正在日本申請許可證，計劃首批機組（153.8萬千瓦）于2009年開始在敦賀（Tsuruga）核電廠址上建造（3號、4號機組）。2004年3月，福井縣地方政府已經批準建造這個項目。APWR比目前的PWR更加簡單，具有能動和非能動冷卻系統，效率更高，燃耗超過55千兆瓦·日/噸。設計工作正在進行，將成為日本下一代壓水堆的基礎。“APWR+”的電功率為175萬千瓦，能夠使用全MOX堆芯。
三菱重工現在正在美國和歐洲市場推銷170萬千瓦級的APWR，并于2008年1月向美國核管制委員會提交了設計許可證申請。美國版本的APWR已經有TXU集團（現名“Luminant”）選擇在德克薩斯州科曼奇峰（Comanche Peak）核電站擴建。三菱重工還參與了西屋公司AP1000反應堆的開發工作，但現在西屋公司已被東芝公司收購，三菱重工將獨立開發壓水堆技術。
2005年中期，日本經濟產業省自然資源與能源廳（ANRE）核能政策規劃部門提出要進行一項2年期的下一代輕水堆開發的可行性研究。新的設計，基于ABWR和APWR，將使建造工期和發電成本下降20%，并且使乏燃料的數量減少20%，同時安全性得到提高，3年可以建成，壽期更長。2007年9月，日本政府、核工業和電力公司宣布，將共同開發新型輕水堆設計，計劃2020年左右部署。新型設計將使用富集度最低在5%以上的燃料，運行壽期達到80年。這個項目預計將投資5.2億日元，8年時間，開發出一種BWR和一種PWR設計，每種堆型的電功率都在170萬~180萬千瓦。
關于快中子增殖堆（FBR），常陽（Joyo）試驗快堆自1977年首次達臨界以來，一直運行良好，已經積累了很多技術數據。文殊（Monju）原型快堆于1994年4月首次啟動，但1995年12月在性能試驗中二次熱交換系統出現鈉泄漏而中止，運行期間電功率達到24.6萬千瓦。其監管權已轉交給JNC（現為JAEA），日本科技大臣表示，2008年的主要目標是重新啟動這座堆（見“日本文殊快堆完成換料年內恢復運行”）。日本最高法院于2005年5月做出的裁定，為2008年內（可能是10月）重新啟動文殊堆掃清了障礙。此外，JAEA還接手了位于茨城縣東海村附近大洗町（Oarai）的快堆和相關的研發工作。
1998年末，一座熱功率30MWt的小型氣冷原型堆——高溫工程實驗堆（HTTR）實現首次啟動。這是日本首座石墨慢化、氦氣冷卻的反應堆。啟動時的運行溫度為850℃，2004年達到950℃，使其可以應用諸如熱化制氫等化學工藝。這座反應堆的燃料是裝入六角型石墨棱柱內的陶瓷包覆顆粒，具有很高的固有安全性水平。這一設計是為了給第二代高溫氦冷核電機組在工業或驅動直接循環氣輪機方面的商業化應用提供基礎。根據計劃，2015年，HTTR將于一座1000立方米/小時的碘硫制氫工廠連接，以驗證其在一體化生產體系中的性能。
鈾供應
日本本國不產鈾。2007年，日本的鈾需求為8872噸鈾，分別來自澳大利亞（約1/3）、加拿大、哈薩克斯坦及其他國家。
2006年，伊藤忠商社（Itochu）簽定協議，今后10年將從哈薩克斯坦購買3000噸鈾，作為合作，日本將為哈薩克斯坦Central Mynkuduk鈾礦（儲量52000噸鈾，見“哈薩克斯坦鈾資源與核工業簡介”）提供融資支持。2007年，日本丸紅株式會社（Marubeni）和東京電力公司聯合日本其他企業，收購了哈薩克斯坦Kharasan鈾礦（儲量55000噸鈾）40%的股權，該礦每年將向日本提供2000噸鈾。
燃料循環設施
日本一直在積極發展本國完整的核燃料循環工業。JAEA在岡山縣人形嶺（Ningyo Toge）運營一座小型的鈾精煉與轉換工廠，和一座離心工藝濃縮示范工廠。
日本大部分濃縮服務依靠進口，日本原燃（JNFL）在六所村（Rokkasho）運營一座商業化濃縮工廠。1992年投入運行，使用自主技術，有7個級聯，每個級聯的年加工能力為15萬分離功（SWU），但只有2個在運行。根據計劃，這座工廠的最終能力將達到150萬SWU/年。目前正在測試一個采用新型“Shingata”設計的鉛級聯，計劃將用鉛級聯對工廠重新裝備。JNFL的股東是日本9家電力公司。
日本擁有6400噸通過乏燃料后處理得到的鈾，目前貯存在法國和英國的后處理工廠。2007年，日本與俄羅斯的Atomenergoprom簽署協議，后者將為日本的電力公司持有的這些鈾提供濃縮服務。
在東京以北茨城縣東海村（Tokai），三菱重工的核燃料公司運營一座大型的燃料制造工廠，1972年投運；其他位于東海村和熊取町（Kumatori）的燃料制造廠由日本原子燃料事業會社（NFI）運營；JAEA在東海村還有一些專為普賢先進熱中子堆和快中子增殖堆計劃制造混合氧化物燃料的試驗工廠，每個工廠的制造能力約10噸/年。
在東海村，JNC（現名JAEA）還運營一座能力為90噸/年、采用普雷克斯（Purex）技術的示范后處理工廠，自1977年以來已經處理了1116噸乏燃料，最后一批處理是在2006年初。現在該工廠的重點放在研發上，包括MOX燃料的后處理。JAEA在東海村還有一些乏燃料貯存設施，并正計劃新建一座。1995年，JAEA還在東海村投運了一座高放廢物固化示范工廠。東海村已經成為JAEA在高放廢物處理和處置研發方面的重要基地。
1984年，日本電氣事業聯合會（FEPC）向六所村和青森縣申請許可建造一座大型的綜合設施，包括鈾濃縮工廠、低放廢物貯存中心、高放廢物貯存中心和后處理工廠。目前，JNFL負責運營那里的低放廢物貯存中心和高放廢物貯存中心，能力為800噸/年的后處理工廠正在建設，目前已進入調試階段。
2007年11月，六所村固化工廠開始積極的試驗工作，將高放廢物與硼硅酸鹽玻璃固化在一起。固化廠從附近的后處理廠接收廢物。這些廢物是乏燃料經過后處理，回收了其中的鈾和钚之后的剩余高放廢物，體積為后處理前的3%。
后處理和MOX燃料
出于保障能源安全考慮，盡管鈾的價格多年保持低水平，日本1956年以來執行的政策一直是最大限度地利用進口的鈾，通過以MOX燃料形式對乏燃料中的鈾和钚進行再循環，可以使從核燃料中獲得的能量提高25~30%。
前面提到的1977年~2006年在東海村運行的示范后處理工廠，處理了1000多噸乏燃料，并有钚-鈾混合產物。
JNFL在六所村的800噸/年的后處理工廠，經過22個月的試驗期和13年的建設期，計劃于2008年5月投入運行。該工廠的工藝基礎是法國阿海琺（Areva）阿格（La Hague）后處理工廠的技術，2007年末，日本方面與Areva將雙方20年期限的合作協議進行展期，并特別關聯到“全球核能伙伴計劃”（GNEP）的目標。現在使用的調整后的Purex工藝，在钚產物中留有鈾（50：50比例的混合物），這樣就保證在任何情況下都不會有獨立分離出來的钚，從而緩解了對钚可能的誤用的擔憂。
2007財政年度（截至2008年3月底），日本共有210噸乏燃料得到后處理。2008年財政年度，預計這一數字為395噸，從中可以回收1.9噸的裂變钚（反應堆級）。
核不擴散
日本的原子能基本法禁止核能的軍事用途，歷屆政府都對此不斷強化。1976年，日本加入《核不擴散條約》，其核保障體系接受聯合國國際原子能機構的管理。1999年，日本成為批準與國際原子能機構《附加議定書》的首批國家之一，接受進入式檢查。
日本是核不擴散條約國家中惟一擁有大型燃料循環設施，但沒有核武器的國家，接受全面的核保障檢查。六所村后處理廠是第一座據此接受國際原子能機構全面核查的設施（其他設施接受歐共體核查）。在工廠內建有國際原子能機構出資的監控設備，這對國際原子能機構和JNFL來說，都是新的挑戰。
日本還與其主要的核供應者國家簽署有雙邊核保障協議，并且很早就加入了對核設備出口限制嚴格的“核供應國集團”。
