Головною екологічною проблемою, пов’язаною з атомною енергетикою, є створення радіоактивні відходи такі як хвости уранового заводу, відпрацьоване (використане) паливо реакторів та інші радіоактивні відходи. Ці матеріали можуть залишатися радіоактивними та небезпечними для здоров'я людини протягом тисяч років.
Атомна енергія має один із найменших впливів на навколишнє середовище з усіх джерел енергії, порівнянний із загальним впливом вітру та сонця. Він не забруднює повітря, він безпечно зберігає свої відходи подалі від навколишнього середовища, і для цього потрібна дуже невелика кількість землі.
Потенційна небезпека від інциденту на атомній електростанції є контакт з радіацією. Цей контакт міг виникнути внаслідок викиду радіоактивного матеріалу з заводу в навколишнє середовище, зазвичай описуваного як шлейф (хмароподібне утворення) радіоактивних газів і частинок.
Радіоактивні відходи є небезпечними, оскільки вони містять або викидають радіоактивні частинки, які, якщо не поводитися належним чином, можуть бути ризик для здоров'я людини та навколишнього середовища.
Незалежно від джерела, ці небезпечні відходи містять дуже отруйні хімічні речовини, такі як плутонієві та уранові гранули. Ці надзвичайно токсичні матеріали залишаються високорадіоактивними протягом десятків тисяч років, становлять загрозу для сільськогосподарських угідь, рибальських водойм, джерел прісної води та людей.
У порівнянні з іншими джерелами електроенергії від колиски до могили, атомна енергетика має найменший вуглецевий слід, використовує менше матеріалів і займає менше землі. Наприклад, сонячна енергія потребує більш ніж у 17 разів більше матеріалу та в 46 разів більше землі для виробництва однієї одиниці енергії.