Các loại máy ựiện nguyên tử phổ biến hiện nay thực tế là nhà máy nhiệt ựiện, chuyển tải nhiệt năng thu ựược từ phản ứng phân hủy hạt nhân thành ựiện năng. đa số thực hiện phản ứng dây chuyền có ựiều khiển trong lò phản ứng nguyên tử phân hủy hạt nhân với nguyên liệu ban ựầu là ựồng vị Uran 235 và sản phẩm thu ựược sau phản ứng thường là Pluton, các neutron và năng lượng nhiệt rất lớn. Nhiệt lượng này, theo hệ thống làm mát khép kắn (ựể tránh tia phóng xạ rò rỉ ra ngoài) qua các máy trao ựổi nhiệt, ựun sôi nước, tạo ra hơi nước ở áp suất cao làm quay các turbine hơi nước, và do ựó quay máy phát ựiện, sinh ra ựiện năng.
Các nhà máy ựiện hạt nhân không phát thải nhiều ra môi trường, ựó là lợi thế lớn nhất của nhà máy ựiện hạt nhân trong hệ thống các nhà máy ựiện thông thường. Tuy nhiên, lượng khắ thải gián tiếp liên quan ựến hoạt ựộng của nhà máy ựiện là rất lớn. Chi phắ vận chuyển nhiên liệu và chất thải hạt nhân, lưu trữ chất thải và các yếu tố khác góp phần vào sự phát thải khắ tổng thể liên quan ựến năng lượng hạt nhân. Ngoài ra, các nhà máy ựiện hạt nhân vẫn còn giải phóng nhiệt ra môi trường, trực tiếp dẫn ựến sự nóng lên toàn cầụ Một trong những nhược ựiểm lớn nhất của các nhà máy ựiện hạt nhân là vấn ựề chất thải hạt nhân.
Khi quá trình sản xuất vả xử lý chất thải ựược bảo ựảm an toàn cao, nhà máy ựiện nguyên tử sẽ có thể sản xuất năng lượng ựiện tương ựối rẻ và sạch so với các nhà máy sản xuất ựiện khác, ựặc biệt nó có thể ắt gây ô nhiễm môi trường hơn các nhà máy nhiệt ựiện ựốt than hay khắ thiên nhiên.
Việc lưu giữ và thải chất thải hạt nhân an toàn vẫn còn là một thách thức và chưa có một giải pháp thắch hợp. Vấn ựề quan trọng nhất là dòng chất thải từ các nhà máy năng lượng hạt nhân là nguyên liệu ựã qua sử dụng. Một lò phản ứng công suất lớn tạo ra 3 mét khối (25 - 30 tấn) nguyên liệu ựã qua sử dụng mỗi năm. Nó bao gồm urani không chuyển hóa ựược cũng như một lượng khá lớn các nguyên tử thuộc nhóm Actini (hầu hết là plutoni và curi). Thêm vào ựó, có khoảng 3% là các sản phẩm phân hạch. Nhóm actini (urani, plutoni, và curi) có tắnh phóng xạ lâu dài, trong khi ựó các sản phẩm phân hạch có tắnh phóng xạ ngắn hơn.
vào sự ấm lên toàn cầu, và mặc dù sự tương quan trực tiếp là không chắc chắn, giảm thiểu rủi ro của biến ựổi khắ hậu tiềm năng ựã trở thành một mục tiêu chắnh cho nhiều dự án kỹ thuật. Lượng khắ thải carbon thấp là một lợi thế quan trọng mà ựiện hạt nhân nắm giữ ựối với các nguồn năng lượng khác.
Khi sử dụng ựúng cách, các nhà máy ựiện hạt nhân phát hành hầu như không có chất phóng xạ ựối với môi trường xung quanh. Tại Hoa Kỳ, phát thải hàng năm cho các nhà máy ựiện hạt nhân ựược giới hạn tới 1 mSv (miliSievert) mỗi người mỗi năm. Tiếp xúc ựó ựược ước tắnh làm tăng nguy cơ ung thư cá nhân của 0,005% mỗi người mỗi năm. Ngoài ra thì các nhà máy ựiện than cũng phát thải bức xạ vào môi trường xung quanh nhiều hơn các lò phản ứng hạt nhân. Mặc dù quá trình hạt nhân vốn ựã phóng xạ nhiều hơn, nhưng nó ựã bị cô lập trong một nhà máy ựiện hạt nhân. Nhà máy nhiệt ựiện không bị cô lập và các nhiên liệu quặng chắnh chứa một lượng nhỏ uranium và Thorị Kết quả là, một nhà máy nhiệt ựiện sẽ phát hành một liều phóng xạ lớn hơn một nhà máy ựiện hạt nhân khoảng 100 lần trong suốt một năm.
Ở Việt Nam hiện nay chưa có nhà máy ựiện hạt nhân, ựể có ựủ nguồn năng lượng phát triển nền kinh tế - xã hội, Việt Nam ựang xúc tiến xây dựng 2 nhà máy điện hạt nhân tại tỉnh Ninh Thuận. Mỗi nhà máy có 2 lò phản ứng hạt nhân, mỗi lò phản ứng có công suất 1000MW và theo kế hoạch dự kiến ựến năm 2020 chúng ta sẽ ựưa 1 tổ máy điện hạt nhân vào vận hành. Tuy nhiên mỗi năm, mỗi lò 1000 MW sẽ thải ra không ựến 800 tấn chất thải có phóng xạ thấp (cô ựặc lại còn khoảng 90 mét khối chứ không phải 10 mét khối), và dưới 30 tấn chất thải có phóng xạ caọ