Vor dem Hintergrund der Klimaerwärmung und ihren schwerwiegenden Folgen ist die kontroverse Debatte über die Kernenergie neu entfacht worden, weil ihre Befürworter sie als extrem CO2-arm und daher sehr klimafreundlich propagieren. Kritiker wollen aber wegen der Risiken der Kernenergie am Atomausstieg festhalten und fordern stattdessen eine "Energiewende": weg von den fossilen Energien und der Kernenergie hin zu den erneuerbaren Energien durch einen grundlegenden Wandel der Energieinfrastruktur und Energiepolitik.
 

Versuch einer Synthese:
Eine breite Mehrheit von Energieexperten und -politikern hält die Kernenergie (wie auch fossile Energie) für eine Übergangsenergie: Sie wird noch gebraucht, bis sie durch eine alternative Energieversorgung auf Basis erneuerbarer Energien überflüssig wird. Bei der Frage, wie schnell der Atomstrom abgelöst werden kann, gibt es jedoch eine Bandbreite von Einschätzungen: Sie reicht von 2020 bis ins nächste Jahrhundert.
Dass der Atomausstieg in Deutschland wie vereinbart bis etwa 2021 technisch und wirtschaftlich machbar ist, untermauert aktuell die "Leitstudie-2008". Auch weltweit ist eine Energiewende bis 2050 realisierbar, wie z.B. die WBGU-Studie "Energiewende" und die DLR-Studie "Energie(r)evolution" belegen. Ob die Energiewende gewollt wird und wie schnell sie dann tatsächlich gelingt, hängt daher vor allem vom Umsetzungswillen der Entscheidungsträger ab. So schätzt z.B. die Energieexpertin Prof. Claudia Kemfert (DIW), dass der Atomausstieg länger als geplant dauern wird. Sie schlägt daher im Rahmen ihres 10-Punkte-Plans eine Laufzeitverlängerung der Kernkraftwerke um 10-15 Jahre vor, um Zeit zu gewinnen, die erneuerbarer Energien auszubauen und die CCS-Technologien zur CO2-Abscheidung und Speicherung bei Kohlekraftwerken weiter zu erforschen und zur Praxisreife zu bringen.
Aktuell (Stand: Okt.2008) zeichnet sich aufgrund der hohen Kapazität der geplanten, teils schon im Bau befindlichen Kohlekraftwerke die Gefahr ab, dass Atom- durch zu viel Kohlestrom ersetzt wird und die Treibhausgasreduktion im Hinblick auf den Klimaschutz (2 °C-Schwelle) nicht ausreichen wird. Falls Atomstrom durch Strom aus fossilen Kraftwerken ersetzt wird, so dürfen dazu laut "Leitstudie-2008" nur noch Gas- statt Kohlekraftwerke verwendet werden.
   

Radioaktive Stoffe zerfallen aufgrund physikalischer Gesetzmäßigkeiten exponentiell, d.h. in gleich langen Zeitintervallen zerfällt immer der gleiche Prozentsatz der zu Anfang des Zeitintervalls vorhandenen Masse. Es ist üblich geworden, jenen Zeitraum anzugeben, indem jeweils die Hälfte der Ausgangsmasse zerfällt. Dieser Zeitraum wird "Halbwertszeit" genannt.

Beispiel für einen radioaktiven Zerfall mit einer Halbwertszeit von 10 Tagen und einer Anfangsmasse von 1 kg = 1000 g:
Nach 10 Tagen sind noch 500 g vorhanden, nach weiteren 10 Tagen (insgesamt 20 Tage) sind noch 250 g (Hälfte von 500 g) vorhanden. Nach weiteren 10 Tagen (insgesamt 30 Tage) sind noch 125 g (Hälfte von 250 g) vorhanden. Nach z.B. 10 Halbwertszeiten (insgesamt 100 Tage) sind noch (1/2)¹⁰ = 1/1024, also etwas weniger als 1/1000 = 1 ‰ = 0,1 % der Ausgangsmasse vorhanden.
Als Faustregel kann also festgehalten werden, dass sich die Ausgangsmasse erst nach 10 Halbwertszeiten auf etwa 1 Promille reduziert hat.

Die Halbwertszeiten der radioaktiven Substanzen im Atommüll von Kernkraftwerken reichen bis zu Millionen von Jahren. Besonders problematisch ist das wegen seiner Strahlung gefährliche Schwermetall Plutonium 239 mit einer Halbwertszeit von rund 24.000 Jahren. Von 1 kg Plutonium sind selbst nach 100 Halbwertszeiten, also nach 2.400.000 Jahren, noch immer 0,001 g vorhanden, 1000 mal so viel wie die Dosis, deren Inhalation mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit Krebs erzeugt.
Ein typischen Leichtwasserreaktor mit 1300 MW Leistung erzeugt pro Jahr insgesamt 313 kg Plutonium-Isotope, darunter 176 kg Plutonium-239. [19]
  

Daten/ Statistiken
Infografiken zur:
Primärenergie
Endenergie

Grundlast / Spitzenlast:
Die Leistungsaufnahme (physikalische Einheit: Watt (W) ) eines Stromverbrauchers, z.B. eines privaten Haushalts, variiert stark im zeitlichen Verlauf: sie ist nachts gering und schwankt im Vergleich zum Tag sehr wenig, z.B. 0,5 kWh in 5 h = 100 W.  Diese niedrige Leistungsaufnahme wird mit "Grundlast" bezeichnet. Beim Einschalten vieler Stromgeräte (Backofen, Kochplatte, Kaffeemaschine, volle Beleuchtung usw.) kommt es kurzzeitig zu sehr hoher Leistungsaufnahme, die als "Spitzenlast" bezeichnet wird und z.B. in einem durchschnittlichen Haushalt über 4000 W liegen kann.
Bei der Stromerzeugung werden Kraftwerke, die ihre Leistungsabgabe kaum variieren können, wie z.B. Kernkraftwerke, als "Grundlastkraftwerke" bezeichnet, weil sie nur geeignet sind, die Grundlast in einem Versorgungsgebiet bereitzustellen. Die Leistungsschwankungen und - spitzen werden dagegen durch sehr flexible Gaskraftwerke oder Pumpspeicher- und Druckluftspeicherwerke bedient. Mit steigendem Anteil von fluktuierendem Windstrom verringert sich die Zeit, wo Kernkraftwerke unter kostengünstiger Volllast gefahren werden können, d.h ihr Betrieb wird weniger rentabel [21]
 

INES:
Das Kürzel INES steht für International Nuclear Event Scale, also internationale Skala für nukleare Ereignisse. Die Skala umfasst die Stufen 0 (keine oder sehr geringe sicherheitstechnische Bedeutung) bis 7 ( katastrophaler Unfall wie in 1986 in Tschernobyl).
Tabelle mit allen Störfall-Stufen [NDR]
 

Schmutzige Bombe:
Bomben aus konventionellen Sprengstoff vermischt mit radioaktiven Substanzen werden als "schmutzige Bombe" bezeichnet. Während der Bau einer "echten" (zur Kettenreaktion fähigen) Atombombe Expertenwissen erfordert, könnten z.B. Terroristen Plutonium mit Hilfe konventionellen Sprengstoffs über eine größere Fläche verteilen. Auch ohne atomare Kettenreaktion hätte das verheerende Folgen, da Plutonium hochgiftig ist und eine extrem lange Halbwertszeit besitzt. Neben Plutonium gibt es eine Reihe weiterer langlebiger Radionuklide, die relativ einfach handhabbar und erhältlich sind. Die Internationale Atomenergie Organisation (IAEO) hat daher besonders vor der Gefahr durch "schmutzige Bomben" gewarnt.
 

Sekundär-Uran:
Uran, das nicht aus einer "Primär-Quelle", also aus Uranerz-Lagerstätten, stammt, wird als "Sekundär-Uran" bezeichnet. Die wichtigsten Sekundär-Quellen sind recyceltes Uran aus abgebrannten Brennelementen oder überschüssigem Waffenuran und aus Lagerbeständen.[22]
 

Super-GAU:
Das Kürzel "GAU" steht für "Größter Anzunehmender Unfall". In einem Kernkraftwerk ist damit die Überhitzung und anschließende Schmelze des Reaktorkerns gemeint, wodurch Radioaktivität zunächst nur in das umgebene Reaktorgehäuse gelangt. Laut Atomgesetz müssen Kernkraftwerke technisch, baulich und organisatorisch so ausgelegt sein, dass auch nach einem GAU keine Radioaktivität in die Umgebung gelangt. Passiert das dennoch, wie z.B. in Tschernobyl 1986, wird der Havarieverlauf mit "Super-GAU" bezeichnet.