Los residuos nucleares son causados por procesos industriales, científicos y médicos que utilizan materiales radiactivos. La fuente más importante de residuos nucleares es un reactor nuclear. El combustible utilizado en los reactores nucleares para generar calor para la electricidad se convierte en desecho nuclear después de que se haya utilizado durante años.
Las causas industriales de los residuos nucleares incluyen las operaciones llevadas a cabo por las centrales nucleares, que producen residuos radiactivos. Los desechos nucleares pueden generar radiación de baja a media durante un largo período de tiempo. La radioactividad resultante de los residuos nucleares puede propagarse a través del suelo, el agua y el aire, causando una gran contaminación. Los desechos nucleares no pueden tratarse ni degradarse biológica ni químicamente; por lo tanto, representa un peligro a largo plazo para todos los organismos vivos.
Las actividades mineras y de refinación de torio y uranio también son causas importantes de desechos nucleares. La extracción de minerales radiactivos, como los minerales de fosfato y uranio, implica procesos de trituración que generan subproductos radiactivos.
El ciclo del combustible nuclear, utilizado principalmente en procesos médicos, industriales y científicos, también libera residuos nucleares. El combustible gastado es peligrosamente radioactivo y permanece tóxico durante muchos años. Este tipo de combustible nunca puede ser usado sin blindaje. Normalmente se mantiene bajo el agua durante algunos años hasta que la radiación se reduce a niveles que el concreto puede acomodar en grandes contenedores de almacenamiento.
Para frenar la contaminación nuclear, la vitrificación se puede usar tanto para el almacenamiento a largo plazo como para la eliminación de desechos nucleares.