Ydinvoimaa kutsuttiin aikaisemmin atomivoimaksi. Ydinreaktiossa osa massasta muuttuu energiaksi suhteellisuusteorian kuuluisan kaavan E=mc^2 mukaisesti. Nykyiset ydinvoimalat ovat fissioon perustuvia, tulevaisuuden energianlähteeksi ennustettu fuusio on kaukana tulevaisuudessa siihen liittyvän korkean lämpötilavaatimuksen vuoksi.

Ydinvoimala toimii seuraavasti: reaktori tuottaa lämpöä joka lämmittää vettä joka laitteistotyypistä riippuen  joko pyörittää suoraan turbiinia tai erillisen höyrystimen kautta. Turbiiniin on kytkentty generaattori, joka tuottaa sähköä. Höyrystetty vesi kiertää lauhduttimessä jälleen vedeksi. Lauhdutin vaatii huomattavaa jäähdytystä, joko jäähdytystornien avulla tai vesistöstä saatavan veden avulla kuten Suomen ydinreaktoreissa. Ydinvoimalalle on ominaista, että hyötysuhde on vain n. 35 prosenttia - suurin osa reaktorin tuottamasta lämpöenergiasta johdetaan vesistöön.

Ensimmäinen toimiva ydinreaktori rakennettiin Chigagon yliopistoon. Ydinaseet ja ydinvoiman rauhanomainen käyttö ovat olleet yhteydessä alusta saakka. Suurimmat ydinvoiman käyttäjät ovat Yhdysvallat (yli 100 reaktoria), Ranska ja Japani (n. 60 reaktoria molemmilla). Yhdysvaltojen ydinvoimarakentaminen on ollut katkolla Three Mile Islandin vuoden 1979 onnettomuuden jälkeen, ja sama katko on tapahtunut Euroopassa Tshernobylin vuoden 1986 onnettomuuden vuoksi.

Ydinvoimarakentaminen alkoi 50-luvulla ja Maailmassa oli v. 2007 lopussa n. 450  reaktoria, jotka tuottavat n. 17 % maailman sähköstä ja 7 % maailman energiasta. Ydinvoimaa käytetään pääsääntöisesti vain sähköntuotantoon, koska ydinvoimalan rakentaminen kaukolämpöä hyödyntävän asutuskeskittymän läheisyyteen on reaktorionnettomuusriskin vuoksi harvinaista.

Ydinvoimavapaita maita ovat esimerkiksi Australia (kaivostoimintaa kuitenkin löytyy), Portugali, Viro, Latvia, Norja ja Tanska.

Suomessa on 4 kaupallista reaktoria, 2 Loviisassa ja 2 Olkiluodossa sekä uusi yksikkö on rakenteilla Olkiluotoon. Espoon Otaniemessä sijaitsee myös pieni tutkimusreaktori, jota käytetään myös lääketieteellisiin tarkoituksiin.

Ydinvoiman uusi renessanssi ei näytä todennäköiseltä. Ydinvoiman osuus sähköntuotannosta on laskenut vuosituhannen vaihteesta 16-17 prosentista 14
prosenttiin (1) ja MIT(Massachusetts Institute of Technology) joka arvioi vuonna 2003 että ydinvoimaa voisi vuonna 2050 olla jopa 1000 gigawattia, toteaa nyt että rakentaminen on kohdannut huomattavia vaikeuksia ja Aasian ulkopuolella rakentamista ei juuri ole ollut. Olkiluoto 3 -hankkeesta MIT toteaa että kokemukset eivät ole olleet rohkaisevia. (2)

1) http://www.iaea.org/NewsCenter/PressReleases/2008/prn200811.html

2) http://web.mit.edu/nuclearpower/pdf/nuclearpower-update2009.pdf