Jadrové elektrárne a elektrárne na fosílne palivá sa líšia hlavne v tom, odkiaľ pochádza ich energia; jadrový reaktor vyrába teplo z rádioaktívnych kovov a zariadenie na fosílne palivá spaľuje uhlie, ropu alebo zemný plyn. Okrem technických rozdielov medzi týmito dvoma prístupmi ovplyvňujú životné prostredie odlišne: sú to zariadenia na fosílne palivá známe emisiami skleníkových plynov, zatiaľ čo jadrové reaktory sú známe rádioaktívnym odpadom, ktorý môže zostať nebezpečný pre tisíce rokov.
Uhľovodíky vs. Rádioaktivita
Elektráreň na fosílne palivá sa pri výrobe tepla spolieha na starodávnu technológiu ohňa; také závody spaľujú uhľovodíkové palivá ako metán alebo práškové uhlie. Pri procese spaľovania sa uvoľňuje energia z chemických väzieb v palive. Naopak, jadrové reaktory využívajú teplo rádioaktivity. Ťažké, nestabilné atómy uránu-235 a plutónia-239, obidva bežné jadrové palivá, sa rozpadajú na ľahšie prvky a pritom vytvárajú dostatočné teplo.
Hustota energie paliva
Pretože jadrové reakcie sú oveľa energickejšie ako chemické, libra jadrového paliva nesie asi miliónkrát viac energie ako libra fosílneho paliva. Podľa floridskej univerzity vyžaduje 1 gigawattová uhoľná elektráreň 9 000 ton paliva denne; ekvivalentná jadrová elektráreň spotrebuje za rovnaký čas asi 3 kilogramy (6,6 libier) uránu.
Rozpis emisií
Spaľovacie reakcie, ktoré poháňajú závod na fosílne palivá, spotrebúvajú palivo a kyslík a vytvárajú vodnú paru, oxid uhličitý a energiu. Spaľovaním uhlia, zemného plynu a ropy sa vždy získava CO2, čo je plyn, o ktorom sa predpokladá, že má silné spojenie s globálnym otepľovaním. Pretože uhlie a ropa majú nehorľavé nečistoty, produkujú tieto zdroje tiež oxidy dusíka, oxid siričitý a ďalšie znečisťujúce látky. Jadrová elektráreň na výrobu energie nepoužíva chemické reakcie; počas normálnej prevádzky nemá žiadne plynné emisie.
Nebezpečenstvá pre životné prostredie
Nebezpečenstvo existuje tak pre fosílne palivá, ako aj pre jadrové elektrárne, aj keď mnohé z nich sú rôzne. Konštrukcia reaktora väčšiny prevádzkovaných jadrových elektrární vyžaduje stály prúd vody, aby sa reaktor neprehrieval a prípadne neuvoľňoval rádioaktivitu do životného prostredia; katastrofa vo Fukušime v roku 2011 sa stala, keď zlyhali vodné čerpadlá. Uhoľné elektrárne produkujú veľké množstvo popola, pevného odpadu, ktorý obsahuje ortuť, arzén a iné nebezpečné materiály. Niektorí prevádzkovatelia zariadení obsahujú popol v gigantických rybníkoch, ktorý môže prasknúť a kontaminovať okolie. Takáto nehoda sa stala v Tennessee v roku 2008 a uvoľnila 1,3 milióna kubických metrov - 1,7 milióna kubických metrov - kaše popola.