Kärnkraftverk och fossila bränslebrännskraftverk skiljer sig främst från var deras energi kommer från; en kärnreaktor producerar värme från radioaktiva metaller och en fossilbränsleanläggning bränner kol, olja eller naturgas. Förutom de tekniska skillnaderna mellan de två tillvägagångssätten påverkar de miljön på olika sätt: fossila bränsleanläggningar är ökända för utsläpp av växthusgaser, medan kärnreaktorer är kända för radioaktivt avfall, som kan förbli farligt i tusentals år.
Kolväten Mot. Radioaktivitet

Ett fossilt eldat kraftverk förlitar sig på eldstadens gamla teknologi för att producera värme; sådana växter bränner kolvätebränslen såsom metan eller pulveriserat kol. Förbränningsprocessen frigör energi från de kemiska bindningarna i bränslet. Däremot utnyttjar kärnreaktorer värmen från radioaktivitet. De tunga, instabila atomerna uran-235 och plutonium-239, båda vanliga kärnbränslen, sönderfaller till lättare element medan de genererar rikligt med värme.
Fuel Energy Density -

Eftersom kärnreaktioner är mycket mer energiska än kemiska. , ett kilo kärnbränsle bär cirka 1 miljon gånger energin som ett kilo fossilt bränsle. Enligt University of Florida kräver ett kolkraftverk med 1 gigawatt 9 000 ton bränsle per dag; en motsvarande kärnkraftverk förbrukar ungefär 3 kg uran under samma tid.
Utsläppsfördelning

Förbränningsreaktionerna som driver en fossil bränsleanläggning förbrukar bränsle och syre och producerar vattenånga, koldioxid och energi. Förbränning av kol, naturgas och olja ger alltid koldioxid, en gas som tros vara starkt kopplad till den globala uppvärmningen. Eftersom kol och olja har icke-brännbara föroreningar producerar dessa källor kväveoxider, svaveldioxid och andra föroreningar. Ett kärnkraftverk använder inte kemiska reaktioner för att producera energi; vid normal drift har det inga gasutsläpp.
Miljöskador

Det finns faror med både fossila bränslen och kärnkraftverk, även om många av farorna är olika. Reaktorkonstruktionen för de flesta operativa kärnkraftverk kräver ett konstant vattenflöde för att hålla reaktorn från att överhettas och eventuellt släppa ut radioaktivitet i miljön; Fukushima-katastrofen 2011 hände när vattenpumpar misslyckades. Koleldade kraftverk genererar stora mängder aska, fast avfall som innehåller kvicksilver, arsenik och andra farliga material. Vissa anläggningsoperatörer innehåller askan i gigantiska dammar, som kan spridas och förorenar det omgivande området. En sådan olycka inträffade i Tennessee 2008 och släppte 1,3 miljoner kubikmeter - 1,7 miljoner kubikmeter - av askuppslamning.