Електране на нуклеарно и фосилно гориво разликују се углавном по томе одакле долази њихова енергија; нуклеарни реактор производи топлоту од радиоактивних метала, а постројење за фосилна горива сагорева угаљ, нафту или природни гас. Поред техничких разлика између два приступа, они различито утичу на животну средину: Постројења на фосилна горива су озлоглашен по емисијама стакленичких гасова, док су нуклеарни реактори познати по радиоактивном отпаду, који може да остане опасан за хиљаде људи године.
Хидроцарбонс Вс. Радиоактивност
Електрана на фосилна горива ослања се на древну технологију ватре за производњу топлоте; такве биљке сагоревају угљоводонична горива као што су метан или уситњени угаљ. Процес сагоревања ослобађа енергију из хемијских веза у гориву. Супротно томе, нуклеарни реактори искоришћавају топлоту радиоактивности. Тешки, нестабилни атоми уранијума-235 и плутонијума-239, обоје уобичајена нуклеарна горива, распадају се у лакше елементе док генеришу обилну топлоту.
Густина енергије горива
Будући да су нуклеарне реакције много енергичније од хемијских, килограм нуклеарног горива носи око милион пута више енергије од килограма фосилног горива. Према Универзитету на Флориди, електрани на угаљ од 1 гигавата потребно је 9.000 тона горива дневно; еквивалентна нуклеарка у исто време троши око 3 килограма уранијума.
Анализа емисије
Реакције сагоревања које покрећу постројење за фосилна горива троше гориво и кисеоник и производе водену пару, угљен-диоксид и енергију. Сагоревањем угља, природног гаса и нафте увек се добија ЦО2, гас за који се верује да је снажно повезан са глобалним загревањем. Будући да угаљ и нафта имају негориве нечистоће, ови извори такође производе азотне оксиде, сумпор-диоксид и друге загађиваче. Нуклеарна електрана не користи хемијске реакције за производњу енергије; током нормалног рада нема гасовите емисије.
Еколошке опасности
Опасности постоје и код фосилних горива и код нуклеарних електрана, мада су многе опасности различите. Дизајн реактора већине оперативних нуклеарних електрана захтева стални проток воде како би се спречио прегревање реактора и могуће испуштање радиоактивности у животну средину; катастрофа у Фукушими 2011. догодила се када су отказале пумпе за воду. Електране на угаљ производе велике количине пепела, чврстог отпада који садржи живу, арсен и друге опасне материјале. Неки оператери биљака садрже пепео у гигантским рибњацима који могу пукнути и контаминирати околину. Таква несрећа догодила се у Тенесију 2008. године, ослобађајући 1,3 милиона кубних метара - 1,7 милиона кубних метара - гнојнице.