Nükleer atıklara radyoaktif madde kullanan endüstriyel, bilimsel ve tıbbi süreçler neden olur. En önemli nükleer atık kaynağı bir nükleer reaktördür. Nükleer reaktörlerde elektrik enerjisi üretmek için kullanılan yakıt, yıllarca kullanıldıktan sonra nükleer atık haline gelir.
Nükleer atıkların endüstriyel nedenleri arasında radyoaktif atık üreten nükleer santraller tarafından yürütülen operasyonlar yer almaktadır. Nükleer atık, uzun bir süre boyunca düşük ila orta düzeyde radyasyon üretebilir. Nükleer atıklardan kaynaklanan radyoaktivite daha sonra toprak, su ve hava yoluyla yayılarak aşırı kirliliğe neden olabilir. Nükleer atıklar biyolojik olarak ve hatta kimyasal olarak işlenemez ya da bozunamaz; bu nedenle, tüm canlı organizmalar için uzun vadeli tehlikeler oluşturur.
Toryum ve uranyumun madenciliği ve rafine edilmesi faaliyetleri de nükleer atıkların ana nedenleridir. Fosfat ve uranyum cevherleri gibi radyoaktif cevherlerin madenciliği, radyoaktif yan ürünler üreten kırma işlemlerini içerir.
Çoğunlukla tıbbi, endüstriyel ve bilimsel süreçlerde kullanılan nükleer yakıt çevrimi de nükleer atık açığa çıkarır. Harcanan yakıt tehlikeli derecede radyoaktiftir ve uzun yıllar boyunca toksik kalır. Bu tip bir yakıt asla korumasız olarak kullanılamaz. Radyasyon, betonun büyük depolama fıçılarında barındırabileceği seviyelere düşene kadar normalde birkaç yıl su altında tutulur.
Nükleer kirliliği durdurmak için, vitrifikasyon hem uzun süreli depolama hem de nükleer atıkların bertarafı için kullanılabilir.
