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Con energia nucleare (detta anche energia atomica), si intende l'energia prodotta a seguito di tutti quei fenomeni fisici in cui si hanno trasformazioni nei nuclei atomici, detti reazioni nucleari.È una forma di energia che deriva da modifiche della struttura stessa della materia e, insieme alle fonti rinnovabili e alle fonti fossili, rappresenta una fonte di energia primaria, ovvero presente in natura e non derivata dalla trasformazione di un'altra forma di energia, per quanto sia stata considerata dalla Commissione europea non rinnovabile. Benché rappresenti in gran parte una forma di energia pulita dal punto di vista delle emissioni di anidride carbonica (CO2) in atmosfera, alternativa ai tradizionali combustibili fossili, presenta diversi altri problemi ambientali e di pubblica sicurezza per quanto riguarda i fenomeni connessi alle scorie radioattive, che possono mantenersi tali per circa diecimila anni. L'Agenzia internazionale per l'energia atomica (IAEA, International Atomic Energy Agency) si occupa di promuovere l'utilizzo pacifico dell'energia nucleare e di impedirne l'utilizzo per scopi militari, svolgendo funzioni di sorveglianza e controllo sulla sicurezza degli impianti nucleari esistenti e in realizzazione o progettazione.

Il Disastro nucleare di Fukushima Dai-ichi è un incidente nucleare avvenuto nella centrale nucleare di Fukushima Dai-ichi a Ōkuma, nella prefettura di Fukushima, causato principalmente dal terremoto di Tōhoku l'11 marzo 2011. Subito dopo, i reattori attivi interruppero automaticamente le loro reazioni di fissione sostenute. Tuttavia, lo tsunami prodotto dal terremoto distrusse i generatori di emergenza che avrebbero dovuto fornire energia per controllare e far funzionare le pompe necessarie per il raffreddamento dei reattori. Il raffreddamento insufficiente ha portato a tre crisi nucleari, esplosioni d'aria e idrogeno e il rilascio di materiale radioattivo nelle Unità 1, 2 e 3 il 15 marzo. La perdita di raffreddamento ha suscitato preoccupazioni anche per il combustibile esaurito recentemente caricato del reattore 4, che è aumentato di temperatura il 15 marzo a causa del calore di decadimento dalle barre stesse, ma che non si è ridotto all'esposizione all'aria.Il 5 luglio 2012, il National Diet of Japan Fukushima Nuclear Accident Independent Investigation Commission (NAIIC) provò che le cause dell'incidente erano prevedibili e che l'operatore dell'impianto, la Tokyo Electric Power Company (TEPCO), non era riuscito a soddisfare i requisiti di sicurezza di base come la valutazione del rischio, la preparazione per contenere i danni collaterali e lo sviluppo di piani di evacuazione. Il 12 ottobre 2012, la TEPCO ha ammesso di non aver adottato le misure necessarie per timore di subire cause legali o proteste contro le sue centrali nucleari.Il disastro di Fukushima, sebbene un solo morto sia stato attribuito alle radiazioni prodotte, è stato l'incidente nucleare più significativo dal disastro di Černobyl' del 26 aprile 1986 e il secondo disastro a cui è stata assegnata la classificazione INES di livello 7. A settembre 2018, una morte per cancro è stata oggetto di un accordo finanziario per la famiglia di un ex operaio della centrale. Il United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation e la World Health Organization riferirono che non ci siano stati aumenti di aborti, nati morti o disturbi fisici e mentali nei bambini nati dopo l'incidente.Si stima che siano stati riscontrati 1.600 decessi causati dallo stress dell'evacuazione, principalmente negli anziani che avevano precedentemente vissuto in case di cura. L'intenso programma di opere in corso per decontaminare le aree colpite e dismettere l'impianto di Fukushima, secondo le stime del gestore dell'impianto durerà fra 30 e 40 anni. Una barriera del suolo ghiacciata è stata costruita nel tentativo di prevenire un'ulteriore contaminazione delle falde acquifere sotterranee, diminuendo la quantità di acqua contaminata che viene raccolta. La TEPCO stima che la barriera stia riducendo i flussi d'acqua di circa 95 tonnellate al giorno rispetto al 2016. L'acqua è stata trattata e tutti gli elementi radioattivi sono stati rimossi con successo, ad eccezione del trizio. Nel febbraio 2017, TEPCO ha rilasciato le immagini scattate all'interno del reattore 2 da una telecamera telecomandata che mostra che c'è un buco largo 2 metri. nel reticolo metallico sotto il recipiente a pressione nel recipiente di contenimento primario del reattore, che potrebbe essere stato causato dal carburante che fuoriuscì dal recipiente a pressione, indicando che si era verificato un tracollo/fusione attraverso questo strato di contenimento. Livelli di radiazioni di circa 210 Sv all'ora sono stati successivamente rilevati all'interno del recipiente di contenimento dell'unità 2. Questi valori sono nel contesto del combustibile esaurito non danneggiato che ha valori tipici di 270 Sv/h, dopo 10 anni di arresto a freddo, senza schermatura.

Con centrale elettronucleare (comunemente centrale nucleare o centrale atomica, anche detta centrale termonucleare o raramente centrale nucleotermoelettrica – termine che per altro meglio ne riassume il funzionamento), si intende generalmente una centrale elettrica che, attraverso l'uso di uno o più reattori nucleari a fissione, sfrutta il calore prodotto da una reazione di fissione nucleare a catena auto-alimentata e controllata per generare vapore a temperatura e pressione elevate, col fine di azionare delle turbine a vapore accoppiate ad alternatori, e produrre così – infine – elettricità. Il termine potrà essere esteso anche alle eventuali future centrali a fusione nucleare, che potrebbero impiegare un reattore nucleare a fusione; tuttavia la ricerca in questo campo è ancora in una fase sperimentale-prototipale di impianto (vedi l'apparecchiatura ITER) e la fusione nucleare controllata è stata ottenuta in laboratorio solamente per brevi periodi di tempo e con una bassa resa energetica.