Nükleer enerji santrali, nükleer reaksiyonlardan elde edilen ısıyı kullanarak elektrik üreten bir enerji santrali türüdür. Bu reaksiyonlar bir reaktör içinde gerçekleşir. Santralde ayrıca, elektrik üretmek üzere bir buhar türbini ve jeneratörü çalıştırmak için reaktörden ısıyı alan makineler bulunur. Nükleer enerji santralleri tarafından üretilen elektriğe nükleer enerji denir.
Nükleer enerji santralleri, reaktörün ürettiği ısıyı uzaklaştırmak için genellikle suya yakındır. Bazı nükleer santraller bunu yapmak için soğutma kuleleri kullanır. Nükleer enerji santralleri yakıt olarak uranyum kullanır. Reaktör çalıştığında, reaktörün içindeki uranyum atomları iki küçük atoma bölünür. Uranyum atomları bölündüğünde, büyük miktarda ısı yayarlar. Atomların bu şekilde bölünmesine fisyon denir.
Fisyona uğrayan en popüler atomlar uranyum ve plütonyumdur. Bu atomlar hafif radyoaktiftir. Yakıt atomları parçalandığında ortaya çıkan atomlar güçlü radyoaktiftir. Günümüzde fisyon sadece nükleer reaktörlerde gerçekleşmektedir. Nükleer reaktörlerde fisyon sadece reaktör parçaları düzgün bir şekilde düzenlendiğinde gerçekleşir. Nükleer enerji santralleri eski nükleer yakıtı yeni yakıtla değiştirirken reaktörlerini kapatır.
Dünyada, çoğu Amerika Birleşik Devletleri, Fransa ve Japonya'da olmak üzere yaklaşık dört yüz nükleer enerji santrali bulunmaktadır. Nükleer santrallerde meydana gelen bazı ünlü kazalar arasında Japonya'daki 2011 Fukushima nükleer felaketi, Ukrayna'daki 1986 Çernobil felaketi ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki 1979 Three Mile Island kazası sayılabilir. Avustralya'da nükleer karşıtı bir hareket ülkede herhangi bir nükleer enerji santrali kurulmasına karşı çıkmaktadır.
