thumb|Atividades da energia nuclear envolvendo o meio ambiente; mineração, enriquecimento, geração e ordenação geológica

A energia nuclear traz consigo diversos impactos ambientais, incluindo aqueles relacionados ao ciclo do combustível nuclear, à operação de usinas nucleares e aos efeitos de acidentes nucleares. As da energia nuclear são muito menores que as do carvão, petróleo e gás, e os riscos rotineiros à saúde são muito menores do que os associados ao carvão. No entanto, existe um potencial de "risco catastrófico" se a contenção falhar, que em reatores nucleares pode ser provocada pelo derretimento de combustíveis superaquecidos e liberação de grandes quantidades de produtos de fissão no meio ambiente. Esse risco potencial deve ser cuidadosamente ponderado em relação aos benefícios da energia nuclear. Os resíduos radioativos de vida mais longa, incluindo combustível nuclear usado, devem ser contidos e isolados por um longo período de tempo. No entanto, em algumas formas de geração de energia nuclear, o combustível nuclear usado pode ser reutilizado, gerando ainda mais energia e reduzindo a quantidade de resíduos a ser contidos. Há considerável oposição pública à energia nuclear.

Uma grande usina nuclear pode rejeitar o calor residual para um corpo de água natural; isso pode resultar em aumento indesejável da temperatura da água com efeito adverso na vida aquática. Alternativas incluem as torres de resfriamento.https://www.ifnec.org/ifnec/upload/docs/application/pdf/2018-11/s4_7_dhr_liu_final.pdf Como a maioria das usinas nucleares comerciais são incapazes de e precisam de desligamentos periódicos para trocar elementos de combustível usado por combustível novo, muitos operadores agendam esse inevitável tempo de inatividade para o pico do verão, quando os rios tendem a baixar e quando o problema do calor residual poder prejudicar o ambiente fluvial se torna mais agudo. Isso é especialmente pronunciado na França, que produz cerca de 70% da eletricidade com usinas nucleares e onde o aquecimento elétrico doméstico é muito difundido. No entanto, em regiões com alto uso de energia por HVAC, a temporada de verão, em vez de impor demandas de energia mais baixas, pode ser a temporada de pico da demanda de eletricidade, complicando as paralisações programadas de verão

Emissões de radioatividade de usinas nucleares são controladas por regulações. A operação anormal pode resultar na liberação de material radioativo em escalas que variam de leve a grave, embora esses cenários sejam muito raros. Em operação normal, as usinas nucleares liberam menos material radioativo do que as usinas a carvão, cujas cinzas volantes contêm quantidades significativas de tório, urânio e seus nuclídeos filhos.

A mineração de minério de urânio pode perturbar o ambiente ao redor da mina. Embora com a moderna tecnologia de , esse impacto possa ser reduzido em comparação com a mineração "clássica" subterrânea ou a céu aberto. O descarte de é controverso, com muitos esquemas de armazenamento de longo prazo propostos sob intensa revisão e crítica. O reprocessamento nuclear e os , que podem diminuir a necessidade de armazenamento de combustível irradiado em , enfrentaram obstáculos econômicos e políticos, mas estão em uso na Rússia, Índia, China, Japão e França, que estão entre os países com os maiores produção de energia nuclear fora dos Estados Unidos. No entanto, os EUA não empreenderam esforços significativos para o reprocessamento ou reatores criadores desde a década de 1970; em vez disso, contam com o ciclo de combustível de uma vez. O desvio de combustível usado novo ou de baixo consumo para a produção de armas apresenta um risco de proliferação nuclear; no entanto, todos os países com armas nucleares obtiveram o material para sua primeira arma nuclear de (sem energia) ou "reatores de produção" dedicados e/ou por enriquecimento de urânio. Finalmente, algumas partes da própria estrutura do reator se tornam elas mesmas radioativas por meio da ativação de nêutrons e serão exigidas décadas de armazenamento antes que possam ser economicamente desmontadas e, por sua vez, descartadas como lixo. Medidas como a redução do teor de cobalto no aço para diminuir a quantidade de Cobalto-60 produzida pela captura de nêutrons podem reduzir a quantidade de material radioativo produzido e a radio toxicidade que se origina desse material.https://publicservice.vermont.gov/sites/dps/files/documents/Resnikoff_Decommissioning_Reactors_are_Hot_2019-11.pdf No entanto, parte da questão não é radiológica, mas regulatória, pois a maioria dos países assume que qualquer objeto que se origina da área "quente" (radioativa) de uma usina nuclear ou de uma instalação no ciclo do combustível nuclear é ipso facto radioativo, mesmo que não exista contaminação ou radioatividade induzida por irradiação de nêutrons detectável.

Fluxos de resíduos A energia nuclear tem pelo menos três fluxos de rejeitos que podem impactar o meio ambiente:Benjamin K. Sovacool. A Critical Evaluation of Nuclear Power and Renewable Electricity in Asia, Journal Contemporary Asia, Vol. 40, No. 3, August 2010, pp. 376.

Combustível nuclear usado no local do reator (incluindo produtos de fissão e resíduos de plutônio); Rejeitos e rochas estéreis em usinas de mineração de urânio; Liberações de quantidades mal definidas de materiais radioativos durante acidentes.

Resíduos radioativos

Resíduos de alto nível

O combustível nuclear usado da fissão nuclear de urânio-235 e plutônio-239 contém uma ampla variedade de isótopos de radionuclídeos cancerígenos, como estrôncio-90, iodo-131 e césio-137. Esses resíduos incluem alguns dos elementos transurânicos de vida mais longa, como o amerício-241 e isótopos de plutônio. Os resíduos radioativos de vida mais longa, incluindo combustível nuclear usado, geralmente devem ser contidos e isolados do ambiente por um longo período de tempo. O armazenamento de combustível nuclear usado é um problema principalmente nos Estados Unidos, após uma proibição de 1977 do então presidente Jimmy Carter sobre a reciclagem de combustível nuclear. França, Inglaterra e Japão são alguns dos países que rejeitaram a solução de repositório. O combustível nuclear irradiado produzido por alguns tipos de reatores é um ativo valioso, não apenas um resíduo.

O descarte desses resíduos em depósitos subterrâneos especialmente projetados é a solução de armazenamento de longo prazo preferida e mais usual.NEA – Moving forward with geological disposal O Painel Internacional de Materiais Físseis disse:

É amplamente aceito que o combustível nuclear irradiado e o reprocessamento de alto nível, bem como os resíduos de plutônio requerem um armazenamento bem projetado para longos períodos de tempo, a fim de minimizar as liberações da radioatividade contida no meio ambiente. Também são necessárias salvaguardas para garantir que nem o plutônio nem o urânio altamente enriquecido sejam desviados para uso em armas. Existe um consenso geral de que colocar combustível nuclear irradiado em depósitos centenas de metros abaixo da superfície seria mais seguro do que armazená-lo indefinidamente na superfície.

Ao projetar instalações de armazenamento de longo prazo, há várias considerações cruciais, incluindo o tipo específico de rejeitos radioativos, os contêineres que encerram os rejeitos, outras barreiras ou vedações projetadas ao redor dos contêineres, os túneis que abrigam os contêineres e a composição geológica dos arredores e sua área.US DOE – Radioactive waste: an international concern

A capacidade das barreiras geológicas naturais de isolar resíduos radioativos é demonstrada pelos reatores naturais de fissão nuclear em Oklo, na África. Durante seu longo período de reação, cerca de 5,4 toneladas métricas de produtos de fissão, 1,5 toneladas métricas de plutônio e outros elementos transurânicos foram gerados no corpo de minério de urânio. Esses elementos permanecem imóveis e estáveis ​​até hoje, um período de quase 2 bilhões de anos.R. Naudet. 1976. The Oklos nuclear reactors: 1800 millions years ago. Interdisciplinary Science Reviews, 1(1) p.72-84.

Apesar do acordo de longa data entre muitos especialistas de que o descarte geológico pode ser seguro, tecnologicamente viável e ambientalmente correto, uma grande parte do público em geral de muitos países permanece cética.Vandenbosch, Robert, and Susanne E. Vandenbosch. 2007. Nuclear waste stalemate. Salt Lake City: University of Utah Press. Um dos desafios enfrentados pelos apoiadores desses esforços é demonstrar com confiança que um repositório conterá resíduos por tanto tempo que futuras violações de contenção não representarão riscos significativos à saúde ou ao meio ambiente.

O reprocessamento nuclear não elimina a necessidade de um repositório, mas reduz o volume necessário, a necessidade de dissipação de calor a longo prazo e o risco de radiação a longo prazo. O reprocessamento não elimina os desafios políticos e sociais da localização do repositório.

Países que fizeram mais progresso em direção a um repositório de resíduos radioativos de alto nível tipicamente iniciaram com consultas públicas e tornaram a localização voluntária uma condição necessária. Acredita-se que essa abordagem de busca de consenso tenha uma chance maior de sucesso do que os modos de tomada de decisão de cima para baixo, mas o processo é necessariamente lento e há "experiência inadequada em todo o mundo para saber se terá sucesso em todas as nações nucleares existentes e aspirantes."M.V. Ramana. Nuclear Power: Economic, Safety, Health, and Environmental Issues of Near-Term Technologies, Annual Review of Environment and Resources, 2009, 34, p. 145. Além disso, muitas comunidades não querem hospedar um depósito de lixo nuclear, pois estão "preocupadas com a possibilidade de sua comunidade se tornar um local de fato para lixo por milhares de anos, [impactado pel'] as consequências ambientais e de saúde de um acidente e [tendo como efeito] valores de propriedade mais baixos."Benjamin K. Sovacool (2011). Contesting the Future of Nuclear Power: A Critical Global Assessment of Atomic Energy, World Scientific, p. 144; See also Nuclear Nebraska.

Em um Memorando Presidencial de 2010, o presidente dos EUA Obama estabeleceu a Comissão Blue Ribbon sobre o futuro nuclear da América. A Comissão, composta por quinze membros, conduziu um extenso estudo de dois anos sobre o descarte de lixo nuclear. Durante sua pesquisa, a Comissão visitou Finlândia, França, Japão, Rússia, Suécia e Reino Unido e, em 2012, foi submetido seu relatório final. Não foram emitidas recomendações para um local específico, mas apresentada uma recomendação abrangente para estratégias de descarte. Uma das principais recomendações foi que "os Estados Unidos deveriam empreender um programa integrado de gerenciamento de resíduos nucleares que leve ao desenvolvimento oportuno de uma ou mais instalações geológicas profundas permanentes para o descarte seguro de combustível irradiado e resíduos nucleares de alto nível".

Reatores de água pesada pressurizada como o canadense CANDU ou o indiano não precisam de combustível enriquecido e podem operar usando urânio natural. Isso permite um melhor uso da energia contida no minério de urânio inicial (enquanto um maior enriquecimento permite maior burnup, a quantidade de urânio natural necessária para produzir esse combustível aumenta mais rapidamente que o burnup alcançável) e reduz a energia necessária na fabricação de combustível, já que a conversão do bolo amarelo em hexafluoreto de urânio e de volta em um combustível de óxido, bem como o processo de enriquecimento intensivo em energia, podem ser ignorados.

Outros resíduos