U svojim počecima, korištenje nuklearne energije u civilne svrhe smatralo se rješenjem za rastuće globalne energetske potrebe. Kroz decenije razvoja, nuklearne elektrane prošle su kroz tri generacije reaktora, ovisno o vrsti pogonskog goriva i hemijskim procesima koji se u njima odvijaju.
Prva generacija reaktora zasnivala se na istom principu kao i prve atomske bombe – cijepanjem jezgara teških elemenata poput urana-235 oslobađa se ogromna količina energije. Gorivo korišteno u tim reaktorima bilo je upravo U-235, isti izotop koji je korišten u bombi bačenoj na Hirošimu. Kroz kontrolisanu lančanu reakciju proizvodi se toplota, koja se koristi za stvaranje pare koja pokreće turbine generatora – slično kao kod termoelektrana na ugljen, mazut ili plin. Međutim, pojavila se potreba za obogaćivanjem urana, a reciklažom su se proizvodili i drugi radioaktivni izotopi poput plutonija-239 i stroncija-90.
Druga generacija reaktora koristi plutonij kao gorivo, koji omogućava veću energetsku efikasnost. Temelji se na procesu fisije – cijepanja atomskih jezgara. Treća generacija reaktora, još uvijek u fazi istraživanja, zasniva se na fuziji – procesu spajanja atomskih jezgara, istovjetnom onome koji se odvija na Suncu. Fuzija zahtijeva izuzetno visoke temperature (iznad 50 miliona stepeni Celzijusa) i pritisak, a ostvaruje se unutar plazme – posebnog agregatnog stanja sastavljenog od slobodnih elektrona i neutrona. Kao gorivo se koristi plazma deuterija i tricija, teških izotopa vodika. Ovaj proces daje više energije uz manju proizvodnju radioaktivnog otpada – 1 kg D-T plazme daje energiju kao 3 kg urana-235 ili čak 20.000 kg uglja.
Kroz historiju, bilo je i značajnih nesreća vezanih za nuklearne elektrane. Godine 1979. na Otoku tri milje (Three Mile Island) u SAD-u desila se prva ozbiljna nesreća, a 1986. u Černobilu je došlo do parne i hemijske eksplozije, što je izazvalo veliku nuklearnu katastrofu.
Najviše nuklearnih reaktora imaju Sjedinjene Američke Države (2007: 104), a slijede Francuska, Japan, Rusija i Sjeverna Koreja. Francuska je imala najambiciozniji nuklearni program, s reaktorima raspoređenim duž atlantske obale i rijeka Rhône, Loire i Garrone. Razlozi za tako opsežan program bili su nedostatak fosilnih goriva i potreba za smanjenjem ovisnosti o uvozu nafte iz nestabilnih regija poput sjeverne Afrike i Bliskog istoka.
Već 1980. godine, 37% električne energije u Francuskoj dobivalo se iz nuklearnih izvora, a 1986. godine, čak polovina ukupne električne energije dolazila je iz 50 nuklearnih reaktora. Slično, Japan, iako duboko pogođen nuklearnim posljedicama u prošlosti, ulaže velika sredstva u ovu vrstu energije zbog nedostatka fosilnih goriva. Kina je svoj prvi reaktor pustila u rad tek 1990. godine, ali danas ima više od 10 reaktora i ambiciozne planove, posebno za obalna područja.
Nekadašnji Sovjetski Savez također je značajno ulagao u razvoj nuklearne energije, djelomično iz političkih razloga kako bi konkurirao SAD-u. Međutim, brzina razvoja dovela je do slabih sigurnosnih standarda, što je kulminiralo katastrofom u Černobilu. Nakon raspada SSSR-a, ulaganja su smanjena zbog ekonomskih poteškoća, a problem održavanja postojećih elektrana i dalje je prisutan.
Njemačka je još 1968. izgradila prvu nuklearnu elektranu, a do 1984. broj reaktora je brzo rastao. Danas radi 17 reaktora, dok ih je 19 ugašeno, posebno na području bivšeg DDR-a. Razlozi za smanjenje broja elektrana uključuju pritisak ekoloških pokreta i prelazak na obnovljive izvore energije.
SAD proizvodi oko 30% svjetske nuklearne energije, dok zajedno s Francuskom i Japanom čini 57% ukupne proizvodnje. Tokom 1980-ih godina došlo je do naglog porasta proizvodnje, a u posljednjih 20 godina proizvedeno je pet puta više nuklearne energije nego u prethodna dva desetljeća. Iako neke zemlje nisu među apsolutnim liderima u proizvodnji, relativno imaju najveći udio električne energije iz nuklearnih izvora – poput Francuske, Litve, Slovačke, Belgije, Švedske i Ukrajine, s više od 50%.
Budućnost nuklearne energije ovisi prije svega o političkim odlukama. Neke zemlje, poput Austrije, zakonom zabranjuju izgradnju novih nuklearnih elektrana. Ograničenja se najčešće temelje na nedovoljnoj sigurnosti procesa, strahu od terorizma, visokoj cijeni gradnje, problemima sa zbrinjavanjem radioaktivnog otpada i termalnim onečišćenjem.
Postoje i brojni argumenti u prilog razvoju nuklearne energije. Historijski gledano, mnoge industrije su nastavljale s radom i nakon velikih nesreća (npr. curenje otrovnog plina u Bhopalu 1984. i pucanje brane u Italiji 1963.). Također, većina nuklearnih sila imala je nuklearno oružje i prije nego što je nuklearna energija korištena u mirnodopske svrhe, a većina otpada ne dolazi iz elektrana već iz vojnih izvora.
Danas tehnologija omogućava sigurno skladištenje otpada u krutom obliku u geološki stabilnim područjima. Ljudi su često izloženi većim dozama zračenja tokom avionskih letova ili gledanja televizije, nego boravkom u blizini nuklearne elektrane.
Zalihe nafte su ograničene i mnogo kraće traju od zaliha nuklearnog goriva. Ako bi se samo 10% potrošnje nafte zamijenilo nuklearnom energijom, zalihe bi se osjetno produžile. Također, nuklearna energija uzrokuje znatno manje zagađenje u poređenju s ugljem – nema kiselih kiša, efekta staklenika ni smoga, a količina otpada je daleko manja.
U konačnici, iako nuklearna energija nije savršena, ona predstavlja značajnu alternativu fosilnim gorivima i ključni faktor u energetskoj tranziciji čovječanstva.
