O armazenamento seguro e eliminação de resíduos nucleares é um desafio significativo. O fluxo de resíduos mais importante das centrais nucleares é gasto de combustível. Um grande reator nuclear produz 3 metros cúbicos (25-30 toneladas) de combustível irradiado por ano. Ele é composto principalmente de urânio não convertido, bem como quantidades significativas de transurânicos actinides (plutônio e cúrio , principalmente). Além disso, cerca de 3% da que é feita de produtos de cisão. Os actinídeos (urânio, plutónio, e cúrio) são responsáveis pela maior parte da radioactividade de longa duração, enquanto que os produtos de cisão são responsáveis pela maior parte da radioactividade curto prazo.
O combustível irradiado é altamente radioativo e precisa ser tratado com muito cuidado e prudência. No entanto, o combustível nuclear irradiado torna-se menos radioativo ao longo do tempo. Após 40 anos, o fluxo de radiação é 99,9% mais baixo do que era o momento em que o combustível irradiado foi removido, embora ainda perigosamente radioativo.