Los desechos nucleares siempre fueron un problema. Hubo propuestas que eran técnica o prácticamente imposibles de realizar, como por ejemplo lanzarlos al espacio exterior.
Los desechos de los reactores nucleares se pueden dividir en dos categorías principales.
Desechos de “bajo nivel”, incluye ropa, filtros, componentes de la planta, etc. Los recipientes de los viejos reactores (excepto en los Estados Unidos, en donde estos aún se consideran de “bajo nivel”) y el combustible irradiado son desechos de “alto nivel”, este  último directamente se almacena o es reprocesado.
Los desechos de alto nivel mantienen su peligrosidad por años, algunas fuentes aseguran que el desecho sigue siendo radiactivo luego de un millón de años, y probablemente incluso luego de diez millones de años.

¿Qué es la radiación?
La radiación ocurre cuando los átomos inestables se desintegran, llamada “radiación ionizante”. Esta radiación contiene la suficiente energía para separar a los electrones de los átomos, este proceso llamado ionización altera el funcionamiento de las células del cuerpo humano. Los niveles altos de radiación matan a las células, esto causa quemaduras por radiación, enfermedades y la muerte.

Alfa – Partículas relativamente pesadas emitidas por elementos como el uranio y el plutonio. Una hoja de papel puede detener partículas alfa, pero si una sustancia que emite esta radiación entra al cuerpo causa muchos daños (ej., inhalar 80 microgramos de plutonio generalmente es mortal)

Beta – Electrones que viajan a una alta velocidad. Pueden penetrar el cuerpo, pero pueden ser detenidos por unos pocos milímetros de aluminio. Las sustancias que emiten esta radiación son peligrosas tanto dentro como fuera del cuerpo.

Rayos Gamma – Son como los rayos X pero con mayor energía. Una capa gruesa de plomo o concreto puede detenerlos, pero pueden atravesar el cuerpo humano y provocar daño en los tejidos.

Los accidentes siempre existieron en la historia de la energía nuclear. Siempre es un riesgo trabajar con sustancias radiactivas. El combustible del reactor debe ser enfriado continuamente para evitar accidentes. Si esto sucede se liberan grandes cantidades de radiactividad. Puede suceder por error humano o porque el mismo accidente destruye el sistema.
Estos accidentes, al liberar radiactividad no solo afectan a la zona en donde ocurrió sino a un área mucho mayor, (en el accidente de Chernobyl, la radiactividad podía detectarse en todo el hemisferio norte.)

Las posibilidades de mercado de la energía nuclear se vieron afectadas por los altos costos. En un momento éstas fueron construidas por monopolios, pero en la actualidad los gobiernos apuestan por los mercados de energía eléctrica. Hoy podemos decir que el futuro de la energía nuclear es sombrío. La energía nuclear se vuelve cada vez más cara  a medida que otras fuentes alternativas de energía se posicionan económicamente en el mercado.
Gracias a los avances en el desarrollo de turbinas y las posibilidades marinas, en la mayoría de los casos el viento es mucho más económico que la energía nuclear.

Minería
La mayoría de las fuentes de uranio contienen sólo una fracción de uranio: 1000 kilos de mineral pueden contener sólo 500 gramos de uranio útil. El uranio se separa y es precipitado como un concentrado con 90% o más de óxidos de uranio. Este concentrado granular suele recibir el nombre de Torta Amarilla (óxido de uranio concentrado.)

Enriquecimiento

El uranio en su estado natural no puede ser utilizado ni en armas ni en la mayoría de los reactores, los cuales necesitan cierta cantidad de uranio fisionable (U-235.) Del uranio natural sólo el 0.7% es fisionable. Este porcentaje, para poder ser utilizado deber ser elevado a 3%. Esto es conocido como enriquecimiento, que produce como subproducto, uranio empobrecido. El uranio altamente enriquecido (más del 20% de U-235) puede ser utilizado en armas nucleares.

Elaboración del combustible

Se produce luego del enriquecimiento. El óxido de uranio es colocado en placas, estas a su vez se colocan en tubos metálicos, las barras de combustible. Un puñado de estas barras forma un elemento combustible.

Reactor de energía nuclear

En el reactor, el uranio-235 que se encuentra en las barras de combustible se fisiona, este proceso libera energía. Esto calienta el agua y a través de una turbina y un generador se produce energía.

Almacenamiento de las barras de combustible

Las barras de combustible luego de dos o tres años de uso se vuelven altamente radiactivas y calientes, por lo que deben ser colocadas en las piletas de enfriamiento por varios años antes de ser transportadas. Estas barras se clasifican como desechos radiactivos de alto nivel.

Reprocesamiento

Las barras de combustible gastadas contienen uranio-235 y plutonio. Estos dos elementos se separan químicamente de los productos de fisión para que puedan ser reutilizados.
Para que el uranio reprocesado pueda ser reutilizado, debe ser enriquecido a 3% de uranio-235. El uranio reprocesado contiene restos de plutonio y otros subproductos de la fisión. Como resultado, el uranio reprocesado es más radiactivo.

Reactores Recuperadores

El uranio contiene uranio-238 que no se puede fisionar pero puede ser convertido en plutonio-239 que sí es fisionable. Reactores especiales se construyeron para este proceso. Esto produciría más plutonio, pero sólo unos pocos reactores de esta clase están en funcionamiento. Muchos países abandonaron la tecnología debido a su peligrosidad.

MOX

Debido al fracaso de los reactores recuperadores y la enorme cantidad de plutonio almacenado proveniente del desarme nuclear, se le debió buscar otro destino a los miles de kilos de plutonio almacenados: el uso de MOX (Óxidos Mezclados) en plantas nucleares. Es una mezcla de uranio y plutonio reprocesado. Su uso implica muchos riesgos de proliferación, no ofrece una solución al problema del almacenamiento de los desechos radiactivos de alto nivel, no implica un ahorro sustancial de uranio y conlleva varios riesgos de seguridad.

Almacenamiento de los residuos

Nadie ha encontrado la solución al problema del almacenamiento. Tanto bajo tierra como en la superficie presenta diferentes problemas y desventajas.

Transporte

En el ciclo nuclear, el material radiactivo se transporta de una instalación a otra, con el peligro de sufrir un accidente, robo y sabotaje. Las consecuencias podrían ser devastadoras.

Desmantelamiento

Este proceso es esencial. Muchos reactores están llegando al final de su vida útil. La fuerte radiación provoca la degradación del reactor y este debe ser cerrado luego de unas décadas. Los altos niveles de radiación en los reactores cerrados hacen que el procedimiento de desmantelamiento sea muy complejo y caro.