Ydinvoiman osuus maailman energiantuotannosta on noin 5 %, ja osuus on viime vuosina laskenut. Suomessa ydinvoima on selvästi tärkeämpi energianlähde, sillä liki viidesosa maamme kokonaisenergiasta on peräisin Loviisassa ja Eurajoella sijaitsevista ydinvoimaloista. Toiminnassa olevia reaktoreita on neljä, viides on rakenteilla Eurajoen Olkiluodossa, ja suunnitelmia on vielä kuudennellekin reaktorille Pyhäjoelle.

Ydinvoimassa energianlähteenä on uraani, joka on kallioperästä louhittava, suhteellisen harvinainen metalli. Toistaiseksi kaikki Suomessa käytetty uraani on tuotu ulkomailta, esimerkiksi Kanadasta ja Kazakstanista, mutta sitä löytyy myös Suomen kallioperästä. Uraanista saatava energian määrä on valtava muihin energianlähteisiin verrattuna. Yhdestä grammasta uraania voidaan periaatteessa vapauttaa energiaa yhtä paljon kuin kolmesta tonnista hiiltä.

Ydinvoimaloissa tuotetaan sähköä siten, että polttoainesauvojen radioaktiivisen uraanin annetaan hajota hallitusti, jolloin vapautuu suuri määrä lämpöä. Tuolla lämmöllä kuumennetaan vettä, ja siitä saadaan höyrykattilan tapaan energiaa turpiinien pyörittämiseen. Prosessissa ei siis varsinaisesti polteta mitään, joten palamisessa syntyviä hiilidioksidipäästöjä ei ydinvoimalasta tule. Tämä on selvä etu fossiilisiin polttoaineisiin verrattuna. Lisäksi ydinsähkö on hinnaltaan vakaata, vaikkei kaikkein edullisinta olisikaan.

Ydinvoimaan sisältyy myös ongelmia. Maailman uraanivarat ovat rajalliset, ja nykyisen kaltaiseen ydinvoiman tuotantoon ne riittävät vain muutamaksi vuosikymmeneksi. Kun uraania on käytetty polttoaineena, siitä syntyy vaarallista, radioaktiivista säteilyä vapauttavaa ydinjätettä. Se on varastoitava turvallisesti satojentuhansien vuosien ajaksi. Suomessa on rakenteilla kallioluolasto Olkiluodon voimalan alueelle, johon saadaan eristetyksi ainakin nykyisten voimaloiden jätteet. Ydinenergiaan sisältyy myös voimalaonnettomuuden riski. Lisäksi ongelmia voi tulla myös siitä, että yksittäisen voimalan osuus sähköntuotannosta on hyvin suuri. Toimintahäiriön sattuessa haitta sähkönjakelulle on suurempi kuin muissa sähköntuotantomuodoissa.


Ydinvoimalan reaktorissa syntyy lämpöä uraanin hajoamisessa eli fissiossa. Tällä lämpöenergialla kiehutetaan vettä. Vesi höyrystyy ja pyörittää turbiinia, minkä seurauksena ydinvoimala tuottaa sähköä.