Le centrali nucleari e combustibili fossili si differenziano principalmente per la provenienza della loro energia; un reattore nucleare produce calore da metalli radioattivi e una centrale a combustibile fossile brucia carbone, petrolio o gas naturale. Oltre alle differenze tecniche tra i due approcci, incidono in modo diverso sull'ambiente: gli impianti a combustibile fossile sono noti per le emissioni di gas a effetto serra, mentre i reattori nucleari sono noti per i rifiuti radioattivi, che possono rimanere pericolosi per migliaia di anni.
Idrocarburi vs. Radioattività
Una centrale elettrica a combustibile fossile si affida all'antica tecnologia del fuoco per produrre calore; tali impianti bruciano combustibili idrocarburici come metano o carbone polverizzato. Il processo di combustione libera energia dai legami chimici nel carburante. Al contrario, i reattori nucleari sfruttano il calore della radioattività. Gli atomi pesanti e instabili di uranio-235 e plutonio-239, entrambi comuni combustibili nucleari, decadono in elementi più leggeri generando calore abbondante.
Densità di energia del combustibile
Perché le reazioni nucleari sono molto più energiche di quelle chimiche , una libbra di combustibile nucleare trasporta circa 1 milione di volte l'energia come una libbra di combustibile fossile. Secondo l'Università della Florida, una centrale a carbone da 1 gigawatt richiede 9.000 tonnellate di carburante al giorno; una centrale nucleare equivalente consuma circa 3 chilogrammi (6,6 libbre) di uranio nello stesso lasso di tempo.
Ripartizione delle emissioni
Le reazioni di combustione che alimentano una centrale a combustibile fossile consumano carburante e ossigeno e producono vapore acqueo, anidride carbonica ed energia. La combustione di carbone, gas naturale e petrolio produce sempre CO2, un gas che si ritiene sia fortemente collegato al riscaldamento globale. Poiché il carbone e il petrolio hanno impurità non combustibili, queste fonti producono anche protossido di azoto, anidride solforosa e altri inquinanti. Una centrale nucleare non utilizza reazioni chimiche per produrre energia; durante le normali operazioni, non ha emissioni gassose.
Pericoli per l'ambiente
Esistono pericoli sia con combustibili fossili che con centrali nucleari, sebbene molti dei pericoli siano diversi. La progettazione del reattore della maggior parte delle centrali nucleari in esercizio richiede il flusso costante di acqua per evitare il surriscaldamento del reattore e l'eventuale rilascio di radioattività nell'ambiente; il disastro di Fukushima nel 2011 è avvenuto quando le pompe idrauliche sono fallite. Le centrali elettriche a carbone generano grandi quantità di cenere, rifiuti solidi che contengono mercurio, arsenico e altri materiali pericolosi. Alcuni gestori di impianti contengono la cenere in stagni giganteschi, che possono rompersi, contaminando l'area circostante. Un incidente del genere si è verificato nel Tennessee nel 2008, rilasciando 1,3 milioni di metri cubi - 1,7 milioni di metri cubi - di liquame di cenere.
