Az atomerőművek és a fosszilis tüzelőanyagokat égető erőművek elsősorban abban különböznek egymástól, hogy honnan származnak energiájuk; egy atomreaktor radioaktív fémekből termel hőt, egy fosszilis tüzelőanyaggal működő üzem pedig szenet, olajat vagy földgázt éget. A két megközelítés közötti technikai különbségek mellett más-más hatással vannak a környezetre: A fosszilis tüzelőanyaggal működő üzemek az üvegházhatású gázok kibocsátásáról híres, míg a nukleáris reaktorokban ismert a radioaktív hulladék, amely több ezren veszélyes maradhat évek.
Szénhidrogének vs. Radioaktivitás
A fosszilis tüzelésű erőmű a hő előállításához az ősi tűz technológiájára támaszkodik; az ilyen üzemek szénhidrogén-tüzelőanyagokat, például metánt vagy porszenet égetnek. Az égési folyamat energiát szabadít fel az üzemanyagban lévő kémiai kötésekből. Ezzel szemben az atomreaktorok kihasználják a radioaktivitás hőjét. Az urán-235 és a plutónium-239 nehéz, instabil atomjai, mind a közös nukleáris tüzelőanyagok, mind könnyebb elemekre bomlanak, miközben bőséges hőt termelnek.
Üzemanyag-energia sűrűsége
Mivel a nukleáris reakciók sokkal energikusabbak, mint a kémiai reakciók, egy font nukleáris üzemanyag az energia körülbelül egymilliószorosát hordozza font fosszilis tüzelőanyagként. A Floridai Egyetem szerint egy 1 gigawattos szénerőmű 9000 tonna üzemanyagot igényel naponta; egy ekvivalens atomerőmű körülbelül 3 kilogramm (6,6 font) uránt fogyaszt ugyanannyi idő alatt.
Kibocsátás bontás
A fosszilis üzemanyagot működtető égési reakciók üzemanyagot és oxigént fogyasztanak, vízgőzt, szén-dioxidot és energiát termelnek. A szén, a földgáz és az olaj elégetésével mindig széndioxid keletkezik, amelyről úgy gondolják, hogy erősen kapcsolódik a globális felmelegedéshez. Mivel a szénnek és az olajnak nem éghető szennyeződései vannak, ezek a források dinitrogén-oxidokat, kén-dioxidot és egyéb szennyező anyagokat is termelnek. Az atomerőmű nem használ kémiai reakciókat energiatermelésre; normál üzem közben nincs gáz-halmazállapotú kibocsátása.
Környezeti veszélyek
Mind a fosszilis tüzelőanyagok, mind az atomerőművek esetében fennállnak veszélyek, bár számos veszély eltérő. A legtöbb működő atomerőmű reaktortervezése állandó vízáramlást igényel, hogy megakadályozza a reaktor túlmelegedését és esetleg a radioaktivitás kibocsátását a környezetbe; a 2011-es fukusimai katasztrófa akkor történt, amikor a vízszivattyúk meghibásodtak. A széntüzelésű erőművek nagy mennyiségű hamu, szilárd hulladékot képeznek, amely higanyt, arzént és más veszélyes anyagokat tartalmaz. Egyes üzemüzemeltetők óriási tavakban tartalmazzák a hamut, amely felszakadhat, és szennyezheti a környező területet. Ilyen baleset történt Tennessee-ben 2008-ban, 1,3 millió köbméter - 1,7 millió köbméter - hamu iszap felszabadításával.