אנרגיה גרעינית
הפקת אנרגיה חשמלית על ידי ביקוע גרעיני

אנרגיה גרעינית להפקת חשמל מיוצרת כיום בתהליך ביקוע גרעיני. בתהליך זה משתחררת אנרגיה רבה שמקורה בחלק בדחייה החשמלית בין רכיבי הגרעין, ובאמצעותה מחממים זורם (למשל מים לקיטור) המסובב טורבינות ליצירת חשמל או דחף בכורים גרעיניים.
בתהליך הפקת האנרגיה הגרעינית מתרחשת תגובת שרשרת שמתחילה עם ביקוע הגרעין, שמייצרת כמויות עצומות של חום שבעזרתן מרתיחים מים שיוצרים קיטור אשר מפעיל את הטורבינות.
אנרגיה גרעינית מהווה כ-9% מכלל האנרגיה שמופקת בעולם. הטכנולוגיה להפקת חשמל מביקוע גרעיני מיושמת בעיקר במדינות מתועשות, במדינות ברית המועצות לשעבר ובסין, כמו גם לצורכי הנעה ימית צבאית בעיקר בצוללות ובנושאות מטוסים. הנעה באניות אזרחיות נוסתה בעבר במספר שוברות קרח רוסיות, וכן באניה האמריקנית סבאנה.
עלות ייצור החשמל בשיטה זו זולה במקרים רבים מעלות ייצורו מפחם, והיא נחשבת לזולה ביותר באנרגיה החלופית. הפקת חשמל בשיטה זו מהווה כחמישית מהפקת חשמל בעולם, ומיושמת בכ-31 ארצות שמפעילות כ-435 כורים גרעיניים, המפיקים הספק כולל של 370 גיגה-ואט. הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה אטומית (סבא"א) צופה גידול שנתי של 2.5% בהפקת חשמל בתחנות כוח גרעיניות קימות ועתידות, עד להספק כולל של 679 גיגה-ואט בשנת 2030.
אנרגיה גרעינית היא מבין השיטות הבטיחותיות ביותר ליצור חשמל, ועומדת על כ-0.07 מתים לכל טרה-ואט-שעה (מספר דומה לזה של אנרגיה סולארית ואנרגיית רוח), פי 40 פחות מקרי מוות ליחידת אנרגיה מגז טבעי (2.82 מתים לטרה-ואט-שעה), פי 260 פחות מנפט (18.43 מתים) ופי 350 פחות מפחם (24.62 מתים).
חסרונותיה של שיטה זו הן: המורכבות של יישומה ותחזוקה השוטף והבטוח, הסיכון המתמיד לעובדים, החשש מזיהום הסביבה במקרה של תקלה בכור והפקת תוצר לוואי רעיל ורדיואקטיבי עמיד שלא ניתן להפטר ממנו, ויש לאחסנו באופן מאובטח, לבל יזהם את כדור הארץ או ישמש לפצצה מלוכלכת. בכל שנה מיוצרים בעולם עשרות אלפי טונות של פסולת רדיואקטיבית שיש לקוברה. כך בארצות הברית חוצבים מנהרות אחסון מאובטחות בליבם של הרים מבודדים כמו הר יוקה, ששוכן צפונית מערבית ללאס וגאס, או משנעים פסולת רדיואקטיבית לאחסונה במדינות העולם השלישי.
הכור מהווה אף הוא מוקד סכנה פוטנציאלי, במקרה של תאונה, התקפה מכוונת של האויב, או פעולת טרור. בתאונת אי שלושת המילין שאירעה בארצות הברית בשנת 1979 שוחררו גזים רדיואקטיביים לאטמוספירה, אך לא נפגעו בני אדם. תאונה חמורה בהרבה אירעה באוקראינה, דאז רפובליקה של ברית המועצות, באסון צ'רנוביל בשנת 1986, בעקבותיו פונו כ-300,000 תושבים מבתיהם עקב דליפה רדיואקטיבית מתחנת כוח גרעינית. האסון נגרם כתוצאה מניסוי מסוכן שנערך ברשלנות, ולא כתוצאה מתקלה בפעולת הכור השגרתית.
בגלל הסיבות הללו, בעולם המערבי כמעט שלא מוקמות תחנות כוח גרעיניות בשנים האחרונות, וישנן מדינות כמו גרמניה שהתחייבו לסגור את הכורים הגרעיניים שלהן תוך פרק זמן קצוב, עקב לחצם של תנועות ומפלגות ירוקות. לעומת זאת, בארצות כמו קוריאה הדרומית, סין, רומניה ורוסיה הולכות ונבנות תחנות גרעיניות רבות, כדי להתמודד עם הצריכה ההולכת וגוברת בחשמל. כורים אלו נבנים לפי תקנים מחמירים המאפשרים דרגת בטיחות גבוהה. בשנים האחרונות (2002–2008) החלה החברה לאנרגיה אטומית של קנדה (AECL) בשיתוף עם חברות חשמל קנדיות לשפץ כורים גרעיניים קנדים שהתישנו, לצורך הארכת השימוש בהם מעבר לתקופה המקורית שעבורה הם נבנו.
דוגמה לשינוי בגישת העולם המערבי כלפי תחנות כוח גרעיניות היא איטליה שבעקבות אסון צ'רנוביל החליטה במשאל עם בנובמבר 1987 להפסיק כל שימוש באנרגיה הגרעינית במדינה, כולל פירוק תחנות קיימות. ההחלטה התקבלה על אף תלותה של המדינה במקורות אנרגיה זרים והעלות המשוערת למשק. עם זאת, בשנת 2009, במסגרת רפורמות לשיפור המשק האיטלקי, התקבל ב-9 ביולי חוק המכשיר מחדש את הקמתן של תחנות כוח גרעיניות בשל העלייה במחירי מקורות האנרגיה בעולם.
בשנת 1993 הוצע סוג חדשני של תחנת כוח גרעינית, בה משולבים מאיץ חלקיקים וכור גרעיני תת-קריטי. תחנת כוח מסוג זה, הנקראת מגבר אנרגיה, צפויה להיות נקייה, בטוחה וזולה לתפעול. זאת בעיקר משום שלא מתחוללת בה תגובת שרשרת גרעינית ואין חשש לתגובות בלתי מבוקרות. למעשה, נבחנת האפשרות להשתמש במגברי אנרגיה לביקוע חומרים רדיואקטיביים מסוכנים לתוצרים לא מסוכנים. כך ניתן להיפטר מפסולת גרעינית במקום להטמינה. יישום זה מעורר עניין במיוחד לאור החשש משימוש עוין בפסולת גרעינית להכנת "פצצה מלוכלכת". עם זאת, עלות הפקת האנרגיה בצורה זו תהיה יקרה מאשר בכור רגיל, היעילות נמוכה בהרבה ועדיין ייווצרו חומרים רדיואקטיביים (בעיקר תוצרי ביקוע ואקטינידים כבדים) בכמות רבה.
בתחילת שנת 2022, הכיר האיחוד האירופי בייצור חשמל בעזרת אנרגיה גרעינית כ"השקעה ירוקה".