Tuumaenergia on lisaks erinevatele taastuvenergiaallikatele hetkel enamarendatud tehnoloogia energia saamiseks, mida on kasutatud energia tootmiseks alates 1950. aastast. Vastavalt 2012. aasta aprilli andmetele moodustab tuumaenergia 13,5% kogu maailmas toodetavast elektrienergiast. 2013. aasta märtsikuu seisuga on globaalselt töös 437 tuumareaktorit koguvõimsusega 372 613 MW. Tuumaenergia kasutamisest tulenevad mitmed eelised - väike toorme (kütuse) kulu, suur energiasaagis ja minimaalsed atmosfäärsed emissioonid. Puudusteks aga ehituskallidus, pikk planeerimisprotsess ning probleemid radioaktiivsete jäätmete käitlemisega. Arenenud maade hulgas leidub ka neid riike, kes erinevatel põhjustel pole tuumaenergiat kasutusele võtnud, näiteks Taani, Norra, Austria, Uus-Meremaa, Läti ja muidugi Eesti. Tuumajaamade poolt toodetud elektrienergia hulk on olnud üldises kasvutrendis, v.a aastatel 2006-2009. Tuumaenergia osakaalu mõningast vähenemist globaalses energiatarbimises saab osalt põhjendada tuumaelektrijaamade rajamise osalise vähenemisega (eriti aastatel 2000-2006) ning üha suureneva energiavajaduse rahuldamisega teiste, peamiselt taastuvenergiaallikate näol. Seega tuumajaamade poolt toodetud elektrienergia hulk jääb alla energiavajaduse kasvutempole maailmas.

Tuumaenergeetika erineb oluliselt teistest energia saamise viisidest. Tuumaenergia kasutamise plussiks on asjaolu, et energia tootmise protsessis ei emiteerita atmosfääri süsihappegaasi. Massiivsed korstnad, mida sageli tuumajaama piltidel kujutatakse, on jahutustornid (vaata fotot), kust emiteerub atmosfääri vaid veeaur. Tegemist on protsessiga, kus süsteemis tsirkuleeriv vesi (reaktori jahutamiseks) jahutatakse uuesti maha ja suunatakse tagasi reaktorisüsteemi (vesi on isoleeritud ning ei puutu kokku radioaktiivsete ühenditega).

Kuidas muundatakse aatomituumades olev energia elektrienergiaks? Tuumaelektrijaamades genereeritav energia pärineb algselt aatomituumade lagunemisest, st tuumaelektrijaama reaktorites viiakse läbi tuumade lõhustumise kontrollitud ahelreaktsioon, mille tulemusena vabaneb energia soojusena. Viimast kasutatakse vee kuumutamiseks ja auru tekitamiseks. Auru abil pannakse tööle elektrienergia tootmiseks kasutatavad turbogeneraatorid. Tüüpiline soojusefektiivsus enamikul praegustel tuumajaamadel on 33-36%.

Tuumareaktori kütusena kasutatakse uraani, seejuures suurendatakse uraani lõhustuva isotoobi U-235 osakaalu looduslikult 0,7%-lt reaktsiooniprotsessiks vajaliku 3-5%-ni. Looduses enamlevinud isotoopi U-238 (mittelõhustuv) ei ole võimalik kasutada praegustes reaktoritüüpides kütusena, küll on seda aga võimalik teha arendatavates kiirete neutronite reaktorites. Tuumkütust tekib reaktoris selle töö käigus ka juurde, U-238 laguneb osaliselt plutoonium-239-ks, mis on sobilikuks lõhustuvaks isotoobiks.

Õnnetuste või tuumajaama hooletu käitamise tõttu püsib oht radioaktiivse saaste kandumiseks keskkonda. Sõltuvalt tehnoloogiast vabaneb tuumajaamade käigus hoidmisel suurtes kogustes jahutusvett (vabastatakse lähedal olevasse veekokku) või veeauru (vabastatakse atmosfääri) ümbritsevasse keskkonda. Lisaks kaasnevad kaudsed emissioonid ehitus-, käitamis- ja sulgemisprotsesside jooksul.

Gundremmingeni tuumaelektrijaam Saksamaal, kõrgemad tornid on jahutustornid.
Autor Felix König (CC-BY-SA-3.0),
http://commons.wikimedia.org/wiki/File%3AGundremmingen_Nuclear_Power_Plant.jpg