巴基斯坦是中国核电出口的第一站。1986年中巴两国签订《和平利用核能合作协定》，掀开了中巴核电合作的序幕。在此基础上，巴方通过组团来华调研和培训、联合研究等方式了解了秦山核电厂的建设情况，及中方的核电设计、设备制造和工程施工能力，提出了在巴基斯坦合作建设核电厂的意向。
中国和巴基斯坦是全天候战略合作伙伴关系。2017年，由中核集团中核中原总承包的恰希玛核电4台机组全面建成。
1991年12月31日，也就是秦山核电站并网发电半个月后，中国核工业总公司(即中核集团前身)与巴基斯坦原子能委员会在北京签订了中国向巴基斯坦出口30万千瓦核电站合同。恰希玛核电项目一期工程是中国以交钥匙形式向巴基斯坦提供的一座30万千瓦压水堆核电站，以秦山一期核电站为参考，主合同总价(含技术转让)5.8亿美元、燃料合同总价(含备件)0.42亿美元， 由中方全面负责设计、设备采购、土建施工、设备安装、人员培训、电站调试等工作。
这是中国自行设计建造、首次出口商用核电工程，也是当时全国最大、最复杂、高新技术含量最高的成套出口项目。上世纪90年代开始，来自中国核电设计院、设备公司、安装公司和土建公司的人员分批次来到位于巴基斯坦旁遮普平原柴尔沙漠西北部的恰希玛核电站。
以秦山为参考电站，不等于简单的工程翻版。深入参与恰希玛一期工程的设计院人士曾对澎湃新闻介绍，与秦山厂址的岩石地基不同，恰希玛厂址是砂土地基，厂址勘探深达200米还是砂土，当时非常担心砂土地基上核岛厂房沉降的不均匀性。彼时，不仅国内从未有过在砂土地基上建造核电站的先例，在国际上也很罕见，难度大、可供借鉴的经验很少，只能重新摸索。经过两年的科研攻关，重新设计厂房布置，这一问题最终解决。
2001年3月，恰希玛一期核电工程组通过最终验收。 国际原子能机构对恰希玛核电站进行了审查，认为这个核电站符合国际标准，运行安全可靠。
但该电站交付巴方运行后，平均负荷因子却不到80%。负荷因子是指一座核电站实际发电量占额定发电量的比例，这其中涉及到设备成熟度、操作熟练程度等方面的原因。随后，中巴双方又签订了技术支持合同，巴方不断将运行参数报送给中方，由中方技术团队反馈技术意见、制定设备维修保养大纲，这使得机组的运行越来越顺利，电厂可利用率高达90%以上。
一期工程投运后的表现，为后续合作奠定了基础，双方又续签了恰希玛核电2、3、4号机组合同。多年来，曾赴恰希玛核电站现场工作的中方人员亲切地互称为“恰友”，如今他们分布在中国由南至北的各个核电基地，但碰面时还是会习惯性地行使传统的巴基斯坦“拥抱”礼仪。2011年中巴建交60周年之际，恰希玛核电2号机组投入商业运行。2016年12月6日，恰希玛核电3号机组提前26天投入商运。2017年9月26日，恰希玛核电4号机组投入商运。目前，恰希玛核电4台机组运行状态稳定，安全指标和运行业绩良好，机组装机容量超过130万千瓦。截至2020年2月29日，4台机组共计总发电量781. 843亿千瓦时，为能源紧缺的巴基斯坦提供了清洁、高效、安全的电力。
巴基斯坦也是中国自主三代核电技术“华龙一号”落户海外的第一站，采用“华龙一号”技术的卡拉奇核电2、3号机组正在有序地建设中。卡拉奇核电项目(K2、K3)是巴基斯坦国内目前最大的核电项目，厂址位于阿拉伯海沿岸、巴基斯坦卡拉奇市附近，距巴基斯坦首都伊斯兰堡约900公里。中核集团与巴基斯坦还在2017年签署了恰希玛核电5号机组商务合同，这是“华龙一号”“走出去”的第3台核电机组，也是中国向巴基斯坦出口的第7台核电机组。
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