thumb|right|Las actividades de la energía nuclear que involucran al ambiente: la minería, el enriquecimiento del combustible, la generación de energía y el manejo de desechos.
El impacto ambiental de la energía nuclear es un resultado del ciclo del combustible nuclear, la operación de las centrales nucleares y los efectos de los accidentes nucleares.
Los riesgos rutinarios a la salud y las emisiones de gases de efecto invernadero provocados por la energía nuclear de fisión son pequeños en relación con aquellos asociados con el uso del carbón, pero adicionalmente existen riesgos catastróficos: la posibilidad de que el recalentamiento del combustible libere cantidades masivas de los productos de la fisión hacia el ambiente, y la proliferación de armas nucleares. La población es sensible a aquellos riesgos y ha existido considerable oposición pública a la energía nuclear. El accidente de Three Mile Island de 1979 y el desastre de Chernóbil de 1986, junto con los altos costos de construcción, acabaron con el rápido crecimiento de la capacidad instalada de generación de energía eléctrica de las centrales nucleares.
En marzo de 2011 un terremoto y tsunami causaron daños que provocaron explosiones y una fusión de núcleo parcial en la central nuclear de Fukushima I, Japón. Las preocupaciones acerca de la posibilidad de una fuga de radiación a gran escala resultaron en el establecimiento de una zona de exclusión de 20 km alrededor de la central y que se aconsejara a las personas viviendo en la zona de entre 20–30 km que permanecieran al interior de sus hogares. John Price, un antiguo miembro de la Unidad de Políticas de Seguridad en la empresa británica "National Nuclear Corporation", dijo que podrían pasar 100 años antes de que las barras de combustible fundidas puedan ser sacadas en forma segura desde la central nuclear de Fukushima en Japón.
Flujos de residuos La energía nuclear tiene al menos cuatro flujos de desechos que pueden dañar al ambiente:Benjamin K. Sovacool. A Critical Evaluation of Nuclear Power and Renewable Electricity in Asia, Journal of Contemporary Asia, Vol. 40, No. 3, August 2010, pp. 376. Produce combustible nuclear gastado en el sitio del reactor (incluyendo desechos de plutonio) Genera relaves en los molinos y minas de uranio Durante la operación liberan rutinariamente pequeñas cantidades de isótopos radiactivos Durante los accidentes pueden escaparse grandes cantidades de materiales radiactivos peligrosos
El ciclo del combustible nuclear involucra algunos de los elementos e isótopos más peligrosos conocidos a la humanidad, incluyendo más de 100 radioisótopos y carcinógenos tales como el estroncio-90, yodo-131 y el cesio-137, que son las mismas toxinas que se pueden encontrar en la lluvia radiactiva creada por las armas nucleares.
Residuos radiactivos
Desechos de alto nivel
Se producen alrededor de 20 a 30 toneladas de desechos de alto nivel por año por cada reactor nuclear.Nuclear Energy Data 2008, OECD, p. 48 (Holanda, Central nuclear de Borssele) El conjunto mundial de reactores nucleares crea aproximadamente 10.000 toneladas métricas de combustible nuclear gastado de alto nivel cada año.Benjamin K. Sovacool (2011). Contesting the Future of Nuclear Power: A Critical Global Assessment of Atomic Energy, World Scientific, p. 141. Se han sugerido varios métodos para el desecho final de la basura de alto nivel, incluyendo enterrarlos profundamente en estructuras geológicas estables, la transmutación y botarlos en el espacio. Hasta el momento, ninguno de estos métodos ha sido implementado. Existe un consenso internacional sobre la conveniencia de almacenar los desechos nucleares en depósitos subterráneos profundos, pero ningún país en el mundo ha inaugurado un sitio en ese estilo.Al Gore (2009). Our Choice, Bloomsbury, pp. 165-166.James Kanter. Is the Nuclear Renaissance Fizzling? Green, 29 May 2009. Existen aproximadamente 65.000 toneladas de desechos nucleares que estaban siendo almacenados en depósitos temporales a través de Estados Unidos, pero en el año 2009, el presidente Obama detuvo el trabajo en depósito permanente localizado en Yucca Mountain en Nevada, después de años de controversia y peleas legales.
El reprocesamiento nuclear puede reducir el volumen de los desechos de alto nivel, pero por sí mismo no reduce la radiactividad o la generación de calor y por lo tanto no eliminan la necesidad de un depósito geológico de los desechos. El reprocesamiento ha sido políticamente controversial debido a su potencial para contribuir a la proliferación nuclear, la potencial vulnerabilidad al terrorismo nuclear, los desafíos políticos de la localización del sitio (un problema que se aplica igualmente al desecho directo del combustible gastado), y por su alto costo cuando se compara a la opción de un ciclo de combustible de una sola pasada. La administración Obama ha rechazado el reprocesamiento de los desechos nucleares, citando preocupaciones acerca de la proliferación nuclear.
Nueve estados de Estados Unidos tienen una moratoria explícita sobre la energía nuclear hasta que se encuentre una solución de largo plazo.
Otros desechos También se producen cantidades moderadas de desechos de bajo nivel generados por los sistemas de control químico y de volumen (en inglés: Chemical and Volume Control System, CVCS). Esto incluye desechos gaseosos, líquidos y sólidos producidos a través del proceso de purificación del agua usando evaporación. Los desechos líquidos son reprocesados continuamente, y el gas es filtrado, comprimido y almacenado para permitir el decaimiento radiactivo, diluidos y luego botado. La tasa a lo que esto es permitido está regulado y los estudios han mostrado que tales descargas no violan los límites de exposición a la radiación que puede sufrir la población (ver gases y aguas residuales radiactivas).
Los desechos sólidos pueden ser manejados simplemente colocándolos en donde no puedan ser molestados por unos pocos años. Existen tres sitios de depósitos de desechos de bajo nivel en Estados Unidos, y que están en Carolina del Sur, Utah y Washington.NRC. Radioactive Waste: Production, Storage, Disposal (NUREG/BR-0216, Rev. 2) Antes de ser enterrados los desechos sólidos generados por los CVCS son combinados con otros desechos sólidos generados por el manejo de estos materiales.NRC. Radioactive Waste Management
Emisiones de las centrales Gases y aguas residuales radiactivas thumb|right|La central nuclear de Grafenrheinfeld. La estructura más alta es la chimenea que descarga los gases de las aguas residuales. La mayor parte de las centrales nucleares comerciales liberan gases y aguas residuales radiológicas hacia el ambiente como un subproducto del Sistema de Control de Volumen Químico, lo que es monitoreado en Estados Unidos por la Agencia de Protección Ambiental y la Comisión Reguladora Nuclear. La población que vive dentro de de una central nuclear normalmente reciben una dosis de aproximadamente 0,1 μSv por año.ANS dosechart [American Nuclear Society] Para efectos de comparación, una persona promedio que viva en o sobre el nivel medio del mar recibe al menos 260 μSv por efecto de la radiación cósmica.
La cantidad total de radiactividad liberada a través de este método depende de la central nuclear, los requerimientos legales y el funcionamiento de la planta. Se emplean modelos de dispersión atmosférica combinados con modelos de la red de caminos para calcular las exposiciones de la población a los desechos emitidos. El monitoreo de las emisiones de la planta es realizado continuamente en la misma planta. Como ejemplo se muestran a continuación los límites para las centrales nucleares canadienses: + Límite legal de las emisiones de gases radiactivos en centrales nucleares canadiensesDatos de las emisiones radiactivas emitidas por centrales de potencia canadienses desde 1988 a 1997. Emisión Tritio (TBqb × 104) Yodo-131 (TBq) Gases nobles (TBq-MeVc × 104) Material particulado (TBq) Carbono-14 (TBq × 103)Central nuclear de Point Lepreau 43,0 9,9 7,3 5,2 3,3Central nuclear Bruce A 38,0 1,2 25,0 2,7 2,8Bruce B 47,0 1,3 61,0 4,8 3,0Darlington 21,0 0,6 21,0 4,4 1,4Central Nuclear de Pickering A 34,0 2,4 8,3 5,0 8,8Pickering B 34,0 2,4 8,3 5,0 8,8Gentilly-2 44,0 1,3 17,0 1,9 0,91
Las emisiones para las centrales nucleares en Estados Unidos son reguladas por 10 CFR 50.36(a)(2). Para una información más detallada se puede consultar la base de datos de la Comisión Reguladora Nuclear. + Límites a las emisiones de tritio País Límite (Bq/L)Australia76.103Finlandia30.000Organización Mundial de la Salud10.000Suiza10.000Rusia 7.700Ontario, Canadá 7.000Estados Unidos 740Unión Europea 1001Límite del departamento de salud pública de California 14,8
Tritio Una fuga de agua radiactiva en Vermont Yankee en el 2010, junto con incidentes similares en más otras 20 centrales nucleares en los años recientes, han encendido dudas acerca de la confiabilidad, durabilidad y mantenimiento de las instalaciones nucleares más antiguas en Estados Unidos.Beth Daley. Leaks imperil nuclear industry: Vermont Yankee among troubled Boston Globe, January 31, 2010.
El tritio es un isótopo radiactivo del hidrógeno que emite una partícula beta de baja energía y usualmente es medida en becquereles (átomos que decaen por segundo) por litro (Bq/L). El tritio se puede disolver en agua normal cuando es liberado por una central nuclear. La principal preocupación en las fugas de tritio es su presencia en el agua potable, además de la magnificación biológica que lleva a la presencia del tritio en los cultivos y el ganado que es consumido para alimentación.Nuclear Regulatory Commission. Contaminación de aguas subterráneas (tritio) en centrales nucleares (en inglés).
Los límites legales de concentración difieren grandemente de lugar en lugar (ver tabla a la derecha). Por ejemplo, en junio de 2009 el Consejo Asesor para el Agua Potable de Ontario recomendó bajar el límite desde 7.000 Bq/L a 20 Bq/L.Canadian Nuclear Safety Commission. (en inglés) De acuerdo a la NRC, el tritio es el radioisótopo menos peligroso ya que emite una radiación muy débil y abandona el cuerpo en forma relativamente rápida. El cuerpo humano típico contiene aproximadamente 3.700 Bq de potasio-40. También la cantidad liberada por cualquier central varía bastante; la cantidad total producida por las centrales nucleares en Estados Unidos en el año 2003 fue en evaluado como mínimo 0 y como máximo 2.080 curies (77 TBq).
Minería del uranio La minería del uranio puede usar grandes cantidades de agua - por ejemplo, la mina Roxby Downs en el sur de Australia usa 35.000 m³ de agua cada día y planea incrementar esto hasta llegar a 150.000 m³ por día.Nuclear power and water scarcity , ScienceAlert, 28 October 2007, Retrieved 2008-08-08
Riesgo de cáncer