यह कहा जाता है कि परमाणु नाभिक में अक्षयता की क्षमता है, जैसे कि ब्रीडर रिएक्टरों का उपयोग। बहरहाल, इसके साथ अक्सर तर्क दिया जाता है कि इसकी भूमिका में महत्तवपूर्ण वृद्धि से पहले इसकी गंभीर चुनौतियों से निपटना अनिवार्य है।

नाभिकीय ऊर्जा के दो संभावित स्रोत हैं। सभी मौजूदा नाभिकीय ऊर्जा संयंत्रों में विखंडन का प्रयोग किया जाता है। संलयन वह प्रक्रिया है जो तारों (सूरज सहित) को ऊर्जा प्रदान करती है लेकिन पृथ्वी पर प्रयोग के लिए अव्यावहारिक है। उपरोक्त दोनों प्रकारों में सक्रिय संरचनात्मक पदार्थों के रूप में रेडियोधर्मी कचरे का निर्माण होता है जो कि स्थायित्व संबंधी मुद्दों में से एक है। ध्यान दें कि He3-डी संलयन या प्रोटॉन-बोरान संलयन जैसे एन्यूट्रोनिक संलयन काफी कम या लगभग शून्य रेडियोधर्मिता का उत्पादन करते हैं किन्तु उन्हें फ्यूज करना काफी कठिन होता है।

विखंडन जनित ऊर्जा का दीर्घकालिक स्थायित्व, खनन के लिए उपलब्ध यूरेनियम और थोरियम की मात्रा, ऑपरेटरों द्वारा सुरक्षित रूप से कचरे का निस्तारण करने की क्षमता, तथा लगातार बड़ी दुर्घटनाओं की रोकथाम पर निर्भर करता है। ईंधन के भंडार के लिए अनुमान व्यापक रूप से भिन्न हैं। संलयन जनित ऊर्जा का दीर्घकालिक स्थायित्व इस बात पर निर्भर है कि, एक व्यावहारिक और सस्ती प्रौद्योगिकी विकसित की जा सकती है या नहीं।

ऊर्जा सक्षमता
पहली पीढ़ी क़ी प्रोद्योगिकियाँ
नाभिकीय शक्ति
दूसरी पीढ़ी की प्रौद्योगिकियाँ