Kraftverk som brenner kjernefysisk og fossilt brensel, skiller seg hovedsakelig i forhold til hvor energien deres kommer fra; en atomreaktor produserer varme fra radioaktive metaller, og et fossilt drivstoffanlegg brenner kull, olje eller naturgass. I tillegg til de tekniske forskjellene mellom de to tilnærmingene, påvirker de miljøet annerledes: fossile drivstoffanlegg er det beryktet for klimagassutslipp, mens kjernefysiske reaktorer er kjent for radioaktivt avfall, som kan forbli farlig for tusenvis år.
Hydrokarboner vs. Radioaktivitet
Et fossildrevet kraftverk er avhengig av den eldgamle teknologien til ild for å produsere varme; slike anlegg brenner hydrokarbonbrensel slik som metan eller pulverisert kull. Forbrenningsprosessen frigjør energi fra kjemiske bindinger i drivstoffet. Derimot utnytter atomreaktorer varmen fra radioaktivitet. De tunge, ustabile atomene til uran-235 og plutonium-239, begge vanlige kjernefysiske drivstoff, forfaller til lettere elementer mens de genererer rikelig varme.
Drivstoff energitetthet
Fordi kjernefysiske reaksjoner er mye mer energiske enn kjemiske, bærer et pund kjernebrensel omtrent 1 million ganger energien som et pund fossilt brensel. Ifølge University of Florida krever et kullkraftverk på 1 gigawatt 9.000 tonn drivstoff per dag; et tilsvarende kjernefysisk anlegg bruker omtrent 3 kilo (6,6 pund) uran på samme tid.
Utslippsfordeling
Forbrenningsreaksjonene som driver et fossilt drivstoffanlegg forbruker drivstoff og oksygen og produserer vanndamp, karbondioksid og energi. Forbrenningen av kull, naturgass og olje gir alltid CO2, en gass som antas å være sterkt knyttet til global oppvarming. Fordi kull og olje har ikke-brennbare urenheter, produserer disse kildene også lystgass, svoveldioksid og andre forurensninger. Et kjernekraftverk bruker ikke kjemiske reaksjoner for å produsere energi; under normal drift har det ingen gassutslipp.
Miljøfarer
Fare eksisterer både med fossilt drivstoff og atomkraftverk, selv om mange av farene er forskjellige. Reaktordesignet til de fleste kjernefysiske anlegg krever konstant strøm av vann for å hindre at reaktoren overopphetes og muligens frigjør radioaktivitet i miljøet; Fukushima-katastrofen i 2011 skjedde da vannpumper sviktet. Kullkraftverk genererer store mengder aske, fast avfall som inneholder kvikksølv, arsen og andre farlige materialer. Noen anleggsoperatører inneholder asken i gigantiske dammer, som kan sprekke og forurense det omkringliggende området. En slik ulykke skjedde i Tennessee i 2008 og frigjorde 1,3 millioner kubikkmeter - 1,7 millioner kubikkmeter - av askeoppslemming.