Nükleer santraller, elektrik üretmek için nükleer reaksiyonları kullanan enerji üretim tesisleridir. Bu reaksiyonlar, nükleer füzyon veya nükleer fisyondan birini kullanır.
Nükleer füzyon, iki veya daha fazla küçük nükleer parçacığın birleşmesi sırasında oluşan enerjiyi kullanır. Bu reaksiyon, yüksek sıcaklık ve basınç altında gerçekleşir ve birçok nükleer santralde kullanılır. Örneğin, su buharı reaktörlerinde, su buharı üretebilmek için kullanılan nükleer reaksiyon bir füzyon reaksiyonudur.
Nükleer fisyonda ise, bir nükleer parçacığın bölünmesi sırasında oluşan enerji kullanılır. Bu reaksiyon, özellikle yüksek sıcaklık ve basınç altında gerçekleşir ve çoğunlukla ülkelerin ilk nükleer santrallerinde kullanılmıştır. Örneğin, pressurized water reaktörlerinde (basınçlı su reaktörlerinde) kullanılan nükleer reaksiyon bir fisiyondur.
Nükleer reaksiyonların ısısı, nükleer santrallerin içindeki bir reaktör bölümünde yer alan nükleer yakıtın (örneğin, uranyum 235 veya plütonyum 239 gibi bir nükleer yakıt elementi) parçalanması sırasında oluşur. Bu ısı, bir ısı transfer sıvısı (örneğin, su buharı veya hidrojen) kullanılarak bir hızlandırıcı veya çekirdek tasarımında bir çekirdeğin etrafında dolaştırılır ve daha sonra çevre koşullarına uygun bir enerji üretim tesisinde (örneğin, bir turbin veya jeneratör) elektrik üretilmek üzere kullanılır.
Nükleer santraller, diğer enerji üretim tesislerine göre daha az karbon emisyonu üretebilirler ve bu nedenle küresel ısınmaya katkıda bulunma riskini azaltırlar. Ancak, nükleer santrallerin çalışması aynı zamanda bazı riskleri de içerir ve yapımı ve işletilmesi maliyetli bir işlemdir. Bu nedenlerle, nükleer santrallerin yapımı ve işletilmesine karar verilirken, çeşitli ekonomik, teknik ve çevresel faktörler de dikkate alınır.
Ancak, nükleer santrallerin çalışması aynı zamanda bazı riskleri de içerir. Örneğin, nükleer reaksiyonlar sırasında üretilen ısının kontrol altında tutulması gerekir, aksi takdirde ciddi hasar ve yaralanmalara yol açabilecek bir nükleer facia riski oluşabilir. Ayrıca, nükleer santrallerin çalışması sırasında oluşan atıkların uzun vadeli saklanması veya imhası gerekmektedir, çünkü bu atıklar radioaktif olabilir ve insan sağlığı için tehlike arz edebilir.