Les centrales nucléaires utilise l’énergie basée sur la basée sur la radioactivité. Elles se classent dans la catégorie des énergies non renouvelables, dépendantes d’une source dont les gisements connus aujourd’hui sont limités. Elles génèrent en outre des déchets récurrents.
Une centrale nucléaire est une centrale thermique dont la source primaire est l'uranium 235 ou le plutonium 239.
Les centrales en activité aujourd’hui pour produire de l’électricité exploitent le principe basé sur les réactions de fission nucléaires.

Dans le réacteur (B), sis à l'intérieur d'une enceinte de protection contre la radioactivité (A), on crée une fission des noyaux d'uranium ou de plutonium qui, en se scindant, libère de l'énergie (E=mc2).

L'énergie dégagée par le réacteur (B) chauffe de l'eau. Ce premier circuit échange sa chaleur pour produire de la vapeur (C). La vapeur passe alors dans une turbine (D) qui entraîne l'alternateur produisant l'électricité.

Le circuit de refroidissement évacue la chaleur excédentaire vers la tour de refroidissement (E) dont il sort une petite fumée: la vapeur d'eau.

L'énergie développée est 1'000’000 fois plus importante qu'avec du pétrole pour la même quantité de combustible. Néanmoins, comme l’on utilise que 1% du combustible, le rapport est diminué à 1/10'000, faisant que le rendement de la turbine reste faible (0,4%) en comparaison avec d’autres technologies.

Si la production nucléaire ne dégage pas de CO2, son défaut est de produire des déchets radioactifs. Les différents produits de fission ont une période de radioactivité (intervalle pendant lequel le nombre initial de noyaux radioactifs a diminué de moitié par suite de désintégrations) qui varie de quelques secondes à plusieurs milliards d'années. Le stockage à long terme de ces déchets pose d'importants problèmes pour lesquels on n'a pas vraiment trouvé de solution.

La centrale nucléaire produit une énergie en ruban, c'est-à-dire qui varie peu au fil des heures. Ce ruban électrique répond à la consommation de base, la pointe étant couverte par des unités de production plus souples, telles que les centrales hydroélectriques.

En savoir plus sur La gestion des déchets L'énergie nucléaire

Il existe une réaction nucléaire qui libère beaucoup plus d'énergie que la fission nucléaire qu'on utilise aujourd’hui: c'est la fusion nucléaire. Elle a lieu naturellement dans le soleil et constitue sa principale source d’énergie. Le gros avantage sur la fusion par rapport à la fission, est de dégager beaucoup d’énergie et de ne pas produire de déchets radioactifs. Cette technologie est aujourd’hui au stade expérimental.