Efficacité énergétique
En raison de sa densité énergétique élevée, l'énergie nucléaire bénéficie d’un facteur de retour énergétique impressionnant, qui est toutefois mis au défi par les pertes d'énergie dans le cadre de la production d'électricité.

Grâce à la densité énergétique élevée du combustible nucléaire, l’énergie nucléaire possède un facteur de retour énergétique avantageux. Ce facteur est le rapport entre énergie investie et énergie fournie, et il reflète la rentabilité d'une technologie. Toutefois, une grande quantité d'énergie se perd entre la réaction de fission nucléaire et la production d’électricité. Au total, les deux tiers de l’énergie sont inutilisés et s’échappent sous forme de chaleur. Le taux de rendement en fonction de la température s’élève à environ 33% et il peut encore être amélioré si l’on exploite la chaleur résiduelle. Comparée à d'autres centrales de production d’électricité, l’efficacité de l’énergie nucléaire est réduite, mais relativement bonne, par rapport au photovoltaïque par exemple. Afin de pouvoir adopter une vision globale concernant l’efficacité, il faut prendre en compte l’ensemble du cycle, y compris l’extraction des matières premières et la gestion des déchets.
Un rapport favorable entre dépenses et rendement
Les centrales nucléaires sont considérées comme très efficaces car les dépenses énergétiques totales sont inférieures à 10% de la quantité totale d’électricité produite. La durée d'amortissement énergétique moyenne d’une centrale nucléaire se situe entre deux et 19 mois, selon la source d’énergie concernée. La durée d’amortissement énergétique désigne la durée nécessaire à un système de production d'énergie pour générer la quantité d’énergie qui a été consommée pour sa propre fabrication et sa propre installation. La durée de vie d’une centrale nucléaire peut aller jusqu’à 60 ans. En comparaison, une installation photovoltaïque a besoin de quatre mois à sept ans, en fonction du site, pour être amortie énergétiquement. Dans le cadre des centrales fossiles, le facteur de retour énergétique baisse en dessous de 1 si l’on prend en compte le combustible utilisé, et ce facteur est au-dessus de 1 pour les énergies renouvelables.