Daya nuklir
Bahan bakar nuklir terpakai pada dasarnya bersifat sangat radioaktif dan harus ditangani secara matang. Tingkat radioaktif bahan-bahan ini akan berkurang secara bertahap seiring berjalannya waktu. Setelah 40 tahun, pancaran radioaktifnya 99.9% lebih rendah daripada saat bahan itu baru saja selesai digunakan. Tapi, sisa 0.1% radioaktif ini masih berbahaya. Setelah 10000 tahun meluruh, barulah sisa bahan bakar nuklir ini tidak lagi berbahaya bagi kesehatan dan keamanan.
Ketika pertama kali diekstrak, bahan bakar nuklir terpakai disimpan di baskom terlindung yang terisi air, biasanya terletak secara "on-site". Air tersebut digunakan untuk mendinginkan hasil reaksi fisi tersebut, dan melindungi dari proses radioaktif yang terus berjalan. Setelah beberapa tahun (biasanya 5 tahun untuk reaktor di AS), sisa bahan nuklir tadi telah mengalami pendinginan dan tingkat
radioaktivitasnya sudah rendah, maka dipindahkan lagi ke tempat penyimpanan kering, dimana bahan bakar tadi disimpan di ruangan berdinding baja dan bata.
Sampai tahun 2007, Amerika Serikat sudah mengumpulkan lebih dari 50000 metrik ton bahan bakar nuklir terpakai dari reaktor-reaktor nuklir mereka Tempat penyimpanan permanen sebenarnya sudah direncanakan di daerah Gunung Yucca, tetapi sampai saat ini proyeknya dibatalkan dan masalah limbah radioaktif ini masih menjadi masalah yang tidak terselesaikan.
Jumlah limbah tingkat tinggi yang banyak ini dapat dikurangi dengan proses ulang nuklir. Meski begitu, sifat radioaktifnya masih akan bertahan selama paling tidak 300 tahun (kalau aktinidanya dihilangkan) dan bisa memakan ribuan tahun kalau aktinidanya tidak dihilangkan. Masalah ini menjadi masalah dengan jangka waktu yang lama. Jika menggunakan Reaktor subcritical atau reaktor fusi, maka dapat mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk menyimpan limbahnya.
Menurut cerita penayangan "60 Minutes" pada tahun 2007, energi nuklir membuat Perancis menjadi negara yang udaranya paling bersih di antara semua negara industri lainnya, dan juga biaya listriknya paling murah di antara semua negara Eropa. Perancis memproses ulang limbah nuklir sehingga massanya berkurang dan bisa memproduksi energi lagi. Meski begitu, artikel itu juga mengatakan bahwa,
"Hari ini kita menyimpan berkontainer-kontainer limbah karena para peneliti yang sekarang tidak tahu bagaimana cara mengurangi atau menghilangkan tingkat beracunnya. Tapi mungkin 100 tahun lagi para peneliti itu akan bisa... Limbah nuklir sampai saat ini menjadi problem serius sehingga sampai saat ini belum ada negara yang bisa menemukan jalan keluarnya. Jika Perancis tidak
tahu cara menyelesaikan masalah ini, kata Mandil, maka "aku tidak bisa melihat bagaimana kita akan melanjutkan program nuklir ini.'" Tambah lagi, pemrosesan ulang nuklir ini juga dikritik oleh Union of Concerned Scientists.
Industri nuklir juga menghasilkan limbah radioaktif tingkat rendah dalam jumlah yang besar. Biasanya limbah ini berbentuk barang biasa yang terkontaminasi, misalnya pada baju, alat-alat, resin "water purifier", dan juga material-material yang digunakan untuk membangun gedung reaktor. Di Amerika Serikat, Komisi Pelaksana Nuklir telah berulangkali mencoba agar limbah nuklir tingkat rendah ini dapat diperlakukan seperti
sampah biasa: ditimbun, didaur ulang kembali, dll. Kebanyakan limbah radioaktif tingkat rendah hanya mengeluarkan radioaktif dalam jumlah yang sangat kecil, limbah ini menjadi radioaktif biasanya dikarenakan dari penggunaan sebelumnya.
Di negara-negara dengan energi nuklir, limbah radioaktif hanya menyumbang kurang dari 1% dari seluruh jumlah limbah industri. Secara keseluruhan, energi nuklir juga menghasilkan material limbah lebih sedikit daripada menggunakan energi fosil. Pembangkit listrik dengan batu bara tercatat menghasilkan racun dalam jumlah besar dan material radioaktif dalam jumlah kecil (karena mengandung logam), juga material radioaktif dari batu baranya sendiri.
Penelitian terbaru yang dilakukan oleh Laboratorium Nasional Oak Ridge menyatakan bahwa energi dari batu bara sebenarnya menghasilkan radioaktif lebih banyak daripada nuklir. Dosis radiasi normal dari pembangkit batu bara juga 100 kali lebih besar daripada pembangkit nuklir. Meski begitu, debu batu bara mengandung radioaktif yang jauh lebih kecil daripada limbah nuklir. Tapi, debu batu bara ini dilepas
begitu saja ke udara, sedangkan limbah nuklir akan dibangunkan sebuah tempat khusus sehingga melindungi lingkungan dari bahaya radioaktif.
Pemrosesan ulang dapat dapat mendaur ulang nuklir sampai 95% dari jumlah uranium dan plutonium di bahan bakar nuklir terpakai, dengan mencampurkannya di bahan bakar oksida campuran. Hal ini akan mengurangi lamanya sifat radioaktif dari limbah yang dihasilkan. Selain itu, akan mengurangi volume limbah sampai 90%. Pemrosesan ulang nuklir dari reaktor-reaktor nuklir ini sudah dilakukan di Inggris, Perancis, dan (dulunya) Rusia.
Dalam waktu dekat ini, China dan kemungkinan India juga akan melakuaknnya. Seluruh potensi pemrosesan ulang nuklir ini sebenarnya juga belum bisa dicapai, karena membutuhkan reaktor peranakan yang belum dapat tersedia secara komersial. Saat ini, Perancis dianggap sebagai negara yang paling sukses melakukan pemrosesan ulang nuklir, tetapi mereka pun baru dapat memroses 28% dari total bahan bakar nuklir yang dipakai tiap tahunnya.
Pemrosesan ulang nuklir dilarang di Amerika Serikat. Pemerintah Obama melarang hal ini karena takut adanya kemungkinan munculnya proliferasi nuklir. Di Amerika Serikat, bahan bakar nuklir terpakai sekarang ini dianggap sebagai limbah nuklir.
Pengayaan uranium akan menghasilkan berton-ton uranium terdeplesi ("depleted uranium" atau DU) yang terdiri dari isotop U-238, dan kebanyakan isotop U-235nya telah hilang. U-238 merupakan logam keras yang sering dipakai dalam penggunaan komersial, misalnya pada produksi pesawat terbang, pelindung radiasi, dan senjata (karena massa jenisnya lebih besar
dari timbal). Penggunaan uranium terdeplesi untuk amunisi pun sampai saat ini masih menjadi kontroversi.
Ekonomi yang dihasilkan dari sebuah pembangkit listrik tenaga nuklir sampai saat ini masih merupakan seseatu yang kontroversial. Pembangkit listrik tenaga nuklir membutuhkan biaya yang tinggi untuk membangun reaktornya, tetapi biaya bahan bakarnya rendah. Biaya ini juga mesti ditambah dengan biaya penutupan reaktor jika sudah tidak lagi digunakan serta biaya limbah
radioaktif. Di sisi lain, adanya pemanasan global juga bisa memberikan manfaat ekonomi lebih bagi energi nuklir.
Pada tahun-tahun belakangan ini, permintaaan listrik agak menurun serta keadaan keuangan juga semakin sulit, sehingga proyek-proyek besar seperti reaktor nuklir pasti akan terkena dampaknya. Di Eropa Timur, proyek nuklir mengalami masalah keuangan, seperti di Belene (Bulgaria) dan reaktor tambahan di Cernavoda (Romania). Selain itu, harga gas yang cukup murah menjadikan proyek nuklir ini menjadi hambatan bagi proyek nuklir.
Setelah adanya kecelakaan nuklir di reaktor Fukushima I di Jepang tahun 2011, ongkos untuk mengoperasikan reaktor baru kelihatannya akan semakin mahal dikarenakan adanya penambahan biaya untuk manajemen dan desain dasar.
Sebuah bahaya nuklir dideklarasikan setelah munculnya tsunami dan kegagalan dari bencana nuklir Fukushima di Jepang. Hal ini merupakan pertama kalinya bencana nuklir dideklarasikan di Jepang. Sebanyak 140000 penduduk dievakuasi dari jarak 20 km dari pembangkit nuklir.
Beberapa negara, seperti Britania Raya, Perancis, dan beberapa negara lain menginstruksikan warganya untuk keluar dari Tokyo agar tidak terkontaminasi nuklir. Kecelakaan ini menyebabkan pemerintah Jepang ingin mengevaluasi ulang program nuklirnya. Sampai bulan April 2011, air masih dialirkan ke reaktor yang rusak untuk mendinginkan bahan nuklir yang meleleh.