Høyradioaktivt avfall gir bekymringer både når det gjelder håndtering og senere deponering. Slikt materiale blir skapt under produksjon av kjernekraft. Oppgaven med å ta vare på dette har noen utfordrende aspekter på grunn av den ekstremt lange tiden radioaktivt avfall utgjør en dødelig risiko for alle levende organismer. Av spesiell bekymring er to fisjonsprodukter med svært lang nedbrytningstid, kjent som technetium-99 med halveringstid 220 000 år, og jod-129 med halveringstid på 15,7 millioner år. Disse stoffene er det dominerende radioaktive avfallet etter et par tusen år. Det mest problemfylte transuranstoffet i brukt atombrenselet er neptunium-237, med halveringstid på to millioner år og plutonium-239 med halveringstid på 24 000 år. Derfor krever høyradioaktivt avfall avansert behandling for at det skal lykkes å isolere det fra biosfæren (livet på jorden). Dette nødvendiggjør vanligvis behandling, etterfulgt av en langsiktig forvaltningsstrategi som medfører permanent lagring, avhending eller omdanning til avfall som ikke er giftig.