Elektrarne na jedrska in fosilna goriva se razlikujejo predvsem po tem, od kod prihaja njihova energija; jedrski reaktor proizvaja toploto iz radioaktivnih kovin, obrat za fosilna goriva pa gori premog, nafto ali zemeljski plin. Poleg tehničnih razlik med obema pristopoma različno vplivata na okolje: rastline na fosilna goriva so slovi po emisijah toplogrednih plinov, medtem ko so jedrski reaktorji znani po radioaktivnih odpadkih, ki so lahko nevarni za tisoče ljudi let.
Ogljikovodiki vs. Radioaktivnost
Elektrarna na fosilna goriva se pri pridobivanju toplote opira na starodavno tehnologijo ognja; take naprave gorijo ogljikovodikova goriva, kot sta metan ali prah. Proces zgorevanja sprošča energijo iz kemičnih vezi v gorivu. Nasprotno pa jedrski reaktorji izkoriščajo toploto radioaktivnosti. Težka, nestabilna atoma urana-235 in plutonija-239, oba običajna jedrska goriva, razpadata v lažje elemente, hkrati pa ustvarjata obilno toploto.
Gostota energije goriva
Ker so jedrske reakcije veliko bolj energične kot kemične, funt jedrskega goriva nosi približno milijon krat več energije kot funt fosilnega goriva. Po podatkih univerze na Floridi elektrarna na premog z močjo 1 gigavata potrebuje 9000 ton goriva na dan; enakovredna jedrska elektrarna v enakem času porabi približno 3 kilograme urana.
Razčlenitev emisij
Reakcije zgorevanja, ki poganjajo obrat za fosilna goriva, porabijo gorivo in kisik ter tvorijo vodno paro, ogljikov dioksid in energijo. Izgorevanje premoga, zemeljskega plina in nafte vedno daje CO2, plin, za katerega verjamejo, da je močno povezan z globalnim segrevanjem. Ker imata premog in nafta negorljive nečistoče, ti viri proizvajajo tudi dušikove okside, žveplov dioksid in druga onesnaževala. Jedrska elektrarna za proizvodnjo energije ne uporablja kemičnih reakcij; med običajnim delovanjem nima plinastih emisij.
Nevarnosti okolja
Nevarnosti obstajajo tako pri fosilnih gorivih kot pri jedrskih elektrarnah, čeprav so številne nevarnosti različne. Zasnova reaktorja v večini delujočih jedrskih elektrarn zahteva stalen pretok vode, da se reaktor ne pregreje in morda sprošča radioaktivnost v okolje; katastrofa v Fukušimi leta 2011 se je zgodila, ko so odpovedale vodne črpalke. Elektrarne na premog ustvarjajo velike količine pepela, trdnih odpadkov, ki vsebujejo živo srebro, arzen in druge nevarne snovi. Nekateri upravljavci rastlin vsebujejo pepel v orjaških ribnikih, ki lahko poči in onesnaži okolico. Takšna nesreča se je leta 2008 zgodila v Tennesseeju, saj je sprostilo 1,3 milijona kubičnih metrov - 1,7 milijona kubičnih metrov - pepelovine.