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Poiché i rifiuti nucleari sono privi di carbonio, non emettono anidride carbonica o un grande grado di gas serra. Tuttavia, la quantità di rifiuti prodotta è altamente tossica e non è facilmente smaltibile. Circa l'85 percento dell'energia globale è ottenuto da combustibili fossili, che sono i maggiori contributori al riscaldamento globale. Nonostante i problemi riguardanti lo stoccaggio dei rifiuti, l'energia nucleare rimane un contendente chiave per sostituire i combustibili fossili nel tentativo di ridurre l'impatto del riscaldamento globale sulla Terra.
L'energia nucleare fornisce un sesto dell'energia mondiale e un quinto dell'energia usata negli Stati Uniti. I reattori nucleari utilizzano uranio e plutonio come materie prime. Materiali residui e sottoprodotti, incluso il metallo reattivo stronzio-90, sono riprocessati e o riutilizzati tramite tecnologie migliorate come il Reattore Autofertilizzante Veloce, o stoccati come rifiuti. Questi rifiuti decadono lentamente per lunghi periodi di tempo, il che aumenta il rischio che possano sfuggire nell'ambiente.
Anche se l'energia nucleare è annunciata come strategia di mitigazione contro il riscaldamento globale, studi citati da gruppi ambientalisti tra cui Greenpeace affermano che circa 1.000 reattori nucleari aggiuntivi sono necessari per ridurre la dipendenza globale dai combustibili fossili. Questo è problematico in quanto non è ancora noto come immagazzinare efficientemente i rifiuti tossici esistenti. Circa 72.000 tonnellate di rifiuti nucleari esistono solo negli USA; per il 2100, si prevede che 1,57 milioni di tonnellate di rifiuti si accumuleranno.
Bruciare combustibili fossili emette direttamente una serie di gas inclusi metano, che è circa 50 volte più potente come gas serra dell'anidride carbonica. Ulteriori emissioni dei gas avvengono tramite difetti operativi come perdite da tubazioni del gas mentre disastri ambientali come esplosioni di gas, pioggia acida e sversamenti di petrolio aggiungono al problema. Inoltre, il prodotto di scarto del carbone cenere volante emette più radiazioni dei rifiuti nucleari stoccati di peso uguale.
Nonostante il suo status privo di carbonio, i rifiuti nucleari non sono completamente innocenti di avere un effetto negativo sul riscaldamento globale. Secondo la United States Enrichment Corporation, si stima che 150 tonnellate di clorofluorocarburi (CFC) siano rilasciate nell'atmosfera ogni anno durante il ciclo di arricchimento dell'uranio. Questa è una piccola quantità rispetto alle emissioni fatte dalla combustione di combustibili fossili ma quando i gas serra sono confrontati, i CFC sono considerati 1.500 volte più potenti dell'anidride carbonica.
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