핵에너지를 사용하는 과정에서 발생하는 불필요한 방사성물질이다.

방사성 폐기물은 방사능 준위에 따라 고준위 방사성폐기물과 저준위 방사성폐기물로 구분된다.

원자력시설이나 방사성물질을 다루는 작업장 또는 실험실에서 나오는 폐기물, 핵분열생성물, 냉각수, 냉각가스 등의 누출물뿐 아니라 실험이나 작업에 사용된 공구, 헝겊, 종이, 세척수 등이 방사성폐기물로 간주된다.

방사성 물질은 화학변화에 의해 없어지지 않기 때문에 원자핵 붕괴로 인해 자연적으로 소멸되기를 기다릴 수밖에 없으며, 따라서 일단 방출되면 장기적인 오염이 불가피하다.

핵 폐기물은 자연적으로 분해되는 데 수십만년 또는 수백만년이 걸리기 때문에 이를 안전하게, 영구적으로 처리하는 방법을 모색하는 것이 커다란 과제로 제기되고 있다.

현재까지 대부분의 국가들이 추진하고 있는 방식은 밀봉해 땅속 깊이 매장하는 하는 것이지만, 이들이 자연 분해 될 때까지 땅속에서 안전하게 남아있게 된다는 보장이 없기 때문에 이 문제를 둘러싸고 끊임없이 논란이 일고 있다.