將核能作為銀彈（silver-bullet）選項的另一個問題，世界各地的反應爐數量大增，會對核燃料的供給產生壓力。核反應爐數量的顯著增加不僅對現有的鈾儲備產生壓力，對全球快速、安全地擴大鈾開採和鈾加工的有限能力也產生了壓力。目前，開採新的鈾礦需要較長的一個提前期。鈾礦開採公司一半以上的僱員目前都不斷在從事的清理工作，目的是防止出現對公眾健康的損害和對環境的破壞。熱衷於核能的人對已加工鈾可能的短缺提供了解決方案，也就是反應爐中已用過的鈾可以回收，以延長其使用周期。畢竟，他們說，目前的反應爐只利用了鈾礦中1％ 的可利用能量，而且在俄羅斯、部分歐洲地區和日本（2008 年），核燃料回收早已大行其道。不過，這種核燃料回收是將鈽（plutonium）從廢料中分離出來並加以循環利用。
眾多核能的擁護者長久以來一直支持核燃料的回收利用，將其做作為反應爐堆芯的新來源。這種做法也被打上了「循環利用」的標籤，有時被當做是替代核廢料長期儲存的一種方法。但是這種想法很容易導致誤解，因為回收利用實際上增加了廢棄物的總量，即使回收利用確實減少了高級廢棄物的總量。誠然，回收利用能夠豐富世界範圍內核電廠可利用的鈾資源，並有利於控制需要儲存的核廢料的數量。但是回收利用也會顯著增加核燃料循環的成本，而且廢料的長期儲存也無法避免。
更重要的是，回收利用能夠生產鈽的這種核武器原料。這種有爭議的選擇會導致更加危險的核材料的擴散，擴散的核材料與核技術、核知識、核設備可以一起被用於軍事或非軍事的目的；在這種情況下，控制核擴散、防止核武器落入試圖實施大規模恐怖襲擊的恐怖分子之手的難度就大得多。
當前針對鈽的流量並無有效監管。哈佛大學的教授馬修．邦（Matthew Bunn），全球監管機制的領導專家，他認為監管措施完全不到位。他說各國必須將大力加強全球核安全體製作列為高度優先。他指出，當前的國際安全體制「完全不具有強制力」。
基地組織、伊朗、北韓以及那些認同巴基斯坦阿卜杜勒．卡迪爾．汗團體的人有組織地獲取鈽的行為，增加了核擴散的風險：核擴散和恐怖主義問題，專家哈佛格拉姆．埃里森教授預言，除非針對核擴散的重要補充安全機制迅速到位，否則今後的十年內恐怖組織在美國引爆核武器的機率約為50％。愈來愈多專家在最近的幾年裡得出結論：在任何一種情況下，核廢料的回收利用是一個危險的選擇。麻省理工學院的專家指出：「我們對離開反應爐後的整個核燃料循環的安全所知甚少。」
在核燃料循環的另外一段，核反應爐所衍生的廢料儲存也是重大挑戰，數十年內讓美國和其他幾個國家的政治程序差一點陷於癱瘓。每當爭議項目出現時，眾所周知的「鄰避效應」的議題就被提出，其對於衰變期長、高放射性的核廢料的處理是一個嚴重的障礙，國際上對核廢料在地質構造可以保證長期安全穩定、沒有地下水侵蝕風險來選定位址，進行深埋處理的做法的可行性具有共識，這些地點必須足夠深，遠離人群居住中心，但是又要便於廢料運輸工具的出入。
儘管全球對於合適的儲存技術已有了共識，然而，世界上沒有任何國家願意開放設置。最危險的核廢料，其半衰期可以到數百年甚至上千年，在評估每個不同的潛在儲存地點時，「長期」這個詞代表完全不一樣的面向。
瑞典和芬蘭選擇了合適且安全性獲得公眾認可的地質儲存所。法國也選擇了儲存地點，並預計於2025 年開始使用。其他國家則跟隨著美國的計畫。
美國核管理委員會將核廢料分成四種：第一種是「高放射性核廢料」，其來自核反應爐已用過的燃料（乏燃料）。通常一千兆瓦的輕水反應爐每年會產生大約二十七噸的高放射性核廢料。提倡擴大核電廠規模的人指出，這相當於普通的煤電廠每年排出四十萬噸的有毒煤。全世界核電產業每年要產生大約一萬立方公尺的高放射性廢料，雖然這些廢料只占所有廢料的3％，但是所含有的放射性卻占放射性總量的95％。正是這部分核廢料的處理問題，在美國形成了政治性的僵局。
第二類「低放射性廢料」，其量要大得多，正如其名其大部分的放射性要低得多。這些廢料包括被污染的衣物、過濾器材、抹布和試管、工具等。在某些情況下，這一類的核廢料還包括取自高放射性和反映容器內部的元件。
第三類被稱為「乏燃料回收附帶核廢料」，此分類是能源部提出來的，指的是乏燃料回收過程產生的副產品。
第四類「鈾礦加工殘渣」，包括鈾礦加工成核燃料過程中產生的核廢料。這些殘渣中還有鐳這種半衰期長達千年的元素。鈾238 是自然界中最常見的鈾元素形式，與鈾235 相比，每個原子多三個中子，後者比較少見，用作大部分反應爐的燃料。大部分圍繞核廢料的爭議都與長期儲存地的選擇有關，相比之下，核廢料的近期風險存在於將大量的放射性核廢料從反應爐運往儲存地點的運輸過程之中。@
摘自 《難以迴避的抉擇：全球氣候危機的解決之道》 商周出版社 提供
