美国三里岛核电站的事故带来了重大经济损失，而在前苏联的切尔诺贝利核电站于1986年4月26日发生的灾难，则留下了血的教训。
切尔诺贝利核电站切尔诺贝利核电站位于乌克兰首都基辅以北130千米处，距切尔诺贝利城约18千米。电站有4座反应堆。它的4号堆是1983年才投入运行的，这是一座百万千瓦级的压力管式石墨水冷反应堆。这种反应堆有一个巨大的石墨堆芯，直径14米，高25米，重达1900多吨。堆芯上开有垂直的孔道，插入1693根压力管。水经过压力管带出堆芯的热量，并发生沸腾而产生蒸汽。高温高压的核蒸汽，直接送往两台50万千瓦的汽轮发电机组。在反应堆的顶上，有一套专用的换料机构，能在电站带功率运行的情况下更换核燃料。切尔诺贝利核电站与压水堆电站不同，它没有包容整个反应堆系统的安全壳，而是采用一种舱室系统。大部分有冷却剂流动的管系，都封在一系列牢固的隔舱内。当管系发生破裂时，破口所在的隔舱就会充满汽水。这些隔舱都和反应堆下面的一个水池相连，当蒸汽通入水池时，它就凝结并被截留下来，不会向周围环境排放，因而也就阻止了放射性的外泄。但就反应堆本身来说，它的顶部却没有包容在舱室内，尤其是堆芯上面各换料孔道上的盖子，它们的上面只是一般的厂房建筑。
事故发生在一次正常的计划停堆过程中，当时人们正试图在汽轮发电机上进行一个试验。
事后发现，试验计划中有不少地方严重违反了基本运行规程。
石墨慢化堆与沸水堆不同，当堆芯内出现汽泡时，它对反应性会产生正的空泡效应。反应堆在高功率运行时，这个正效应被其他的负效应（如燃料温度效应）所抵销，因此反应堆运行是自稳的。但当功率低于20％时，总的效应就变成正的，这时就很难用手动控制的方法使冷却剂的流量和冷却条件稳定下来。
试验开始时，操作人员让反应堆在低功率下运行，并违反规定，从堆芯抽出了大部分中子吸收棒。这种吸收棒一共有211根，主要用来调节反应堆的功率，控制堆芯各处功率的空间分布，必要时可使所有吸收棒立即自动掉入堆芯，进行紧急停堆。
切尔诺贝利核电站事故后的4号堆为了使试验免受干扰，试验过程中还人为地关闭了自己紧急停堆系统和堆芯应急冷却系统。这样一来，反应堆便在一种没有足够保护的不稳定区域内运行。
谁也无法避免各种随机出现的微小扰动。在子夜刚过不久的1时23分，4号反应堆堆芯内的蒸汽份额有所增加，引入了正的反应性。然而原来应该启动的自动紧急停堆系统被锁闭了。操作人员发现功率有迅速增长的苗头，试图手动停止链式反应，可是由于几乎所有吸收棒都被抽出堆芯，无法快速停堆。功率的上升促进汽泡的形成，汽泡增多使反应性继续增加，终于超过了瞬发临界状态。
根据专家们的计算，在4秒钟内，功率猛增了100倍。释放的能量使一部分燃料突然破裂，成为碎片。细小炽热的燃料颗粒，可能还包括气化的燃料，造成了一次蒸汽爆炸。这第一次爆炸，掀掉了1000吨重的反应堆盖板，把输送冷却剂的管道统统切断。2～3秒钟以后，又听到第二次爆炸，从已损坏的反应堆厂房中，喷出炽热的碎片。反应堆外壳毁坏后，空气与石墨砌体相接触，使石墨熊熊燃烧起来。火灾使形势更趋复杂，更多的放射性物质升到大气层中，一部分燃烧的石墨和燃料，喷到附近各建筑的屋顶上。大量的放射性物质，以气体或尘粒的方式被风刮走，广泛地弥散开来，遍及欧洲各国，但大部分沉降在苏联境内。
前苏联的应急部队和当地的消防部门立即作出响应，展开了灭火工作，因为大火一度威胁到了3号机组。4月26日凌晨5时，事故发生后3小时30分，大火被扑灭。3号机组没有受损，安全地停了下来。4月27日凌晨，1号和2号机组也相继停运。
由于堆芯发出剩余衰变热，4号堆继续喷出大量的放射性裂变产物。应急部队在反应堆上面投掷了大量的硼砂、石灰岩、沙子、黏土和铅块，以制止裂变产物的释放。开始时，随着投掷材料的增多，释放的裂变产物反而增多了。因为堆芯由于被隔离而重新升温。一直到事故后的第九天，产生的热量开始少于散失的热量，被闷在里面的石墨开始冷却，放射性的释放才逐渐停止。
根据专家们的估计，这次事故中，所有放射性的裂变气体100％进入了大气，其他放射性核素的释放量约占堆芯总量的3%～4％，其中10%～20％为碘-131和铯-137。碘-131会影响到食物链和呼吸道，但寿命很短，它的半衰期有8天。铯-137被人体摄入后，会沉积在软组织内，半衰期为30年，要通过新陈代谢才能从体内排出。
救灾中有300人受到伤害而住进医院，其中203人得了急性的辐照综合症。31名电站运行人员和应急队伍成员由于辐照严重而死亡。在政府的组织下，13500居民被从污染地区疏散开，耗资近百亿卢布。
在当年的事故现场，有一堆硕大的钢筋混凝土覆盖着毁坏了的反应堆，人们称它为石棺材。这里埋葬着700千克钚-239，81千克铯-137，43千克锶-90。熔融的核燃料曾一度凝结成为固体的放射性岩石。然而，在温度和辐射的影响下，它现在正在逐渐变脆，变软，并成为灰尘。石棺并不密闭，有不少裂隙。
虽然事故的严重后果没有当时人们所担心的那么可怕，但留下的教训是深刻的。这次事故的直接原因，是核电站运行人员严重违反了6项反应堆运行操作规程。因此，核电站的运行管理是极为重要的。
切尔诺贝利的事故，仍然动摇不了核能在能源需求中的重要地位。在现今的俄罗斯的领土上，还有几十座动力堆在运行。25座是压水堆，21座是石墨水冷堆，其中15座是和切尔诺贝利4号堆一模一样的大功率石墨水冷沸水堆。