Anlage zur Stromerzeugung, die den Dampf für den Antrieb der Turbinen aus einer kontrollierten Kettenreaktion in einem Reaktor erzeugt. Wegen der dort auftretenden sehr hohen Energiedichte und der Gefahren durch Radioaktivität sind bes. aufwändige sicherheitstechnische Vorkehrungen erforderlich. Geeignete spaltbare Stoffe sind (auf 4–4,5 Prozent Anteil U235) angereichertes Uran oder Thorium. Das ebenfalls spaltbare Plutonium entsteht als Nebenprodukt aus dem reichlich vorhandenen aber nicht spaltbaren U238 in Kernspaltungsprozessen.
Es gibt zahlreiche technische Lösungen für die Auslegung von Kernkraftwerken: In Mitteleuropa und in den USA sind am häufigsten in Betrieb die sog. Leichtwasserreaktoren, welche normales Wasser als Kühlmittel und Moderator für den Neutronenfluss benutzen. Diese gibt es wiederum in zwei Bauausführungen, nämlich als Druckwasserreaktor und Siedewasserreaktor, die sich durch die Art der Dampfzuführung auf die Turbine unterscheiden. Andere Bauweisen und Auslegungen, v.a. der sog. „Brutreaktor“, der gezielt aus U238 neues spaltbares Pu239 erzeugen sollte, scheitern bisher an technischen Problemen und damit der Wirtschaftlichkeit.
Kernkraftwerke weisen hohe spezifische Kapitalkosten (pro installierter kW Leistung) auf, haben aber andererseits sehr niedrige Brennstoffkosten. Einmal erbaute Kernkraftwerke werden deshalb und auch wegen ihrer technischen Auslegung in der Grundlast gefahren, d.h. sie erzeugen möglichst rund um die Uhr Strom. Zu Revision und Brennelementewechsel werden sie i.d.R. einmal jährlich abgeschaltet.
Die Entsorgung der „abgebrannten“ Brennelemente, d.h. mit einer nach etwa drei Jahren für den weiteren Einsatz ungünstigen Isotopenmischung, ist eine derzeit noch nicht endgültig geklärte Frage.
In Deutschland soll aufgrund des Gesetzes zum Kernenergieausstieg die Nutzung der Kernenergie schrittweise reduziert werden; längerfristig soll danach in Deutschland auf den Einsatz von Kernkraftwerken ganz verzichtet werden. Die Realisierung dieses Planes bleibt umstritten.
