Die Stromerzeugung durch Kernspaltung erzeugt im Gegensatz zur chemischen Verbrennung in fossilen Kraftwerken keine direkten CO2-Emissionen. Allerdings entstehen beim Betrieb langlebige und hochradioaktive Abfälle, deren Management eine große und langfristige gesellschaftliche Herausforderung darstellt. In Hinblick auf radioaktive Abfallstoffe kann Kernkraft daher nicht als Kreislaufwirtschaft betrieben werden.

Obwohl der kernphysikalische Vorgang der Spaltung keine Kohlenstoffdioxidemissionen aufweist, ist die Kernenergie nicht vollständig emissionsfrei. Denn entlang der Wertschöpfungskette (Uranabbau, Anreicherung, Transporte, Zwischen- und Endlagerung etc.) sowie dem beim Bau und Rückbau des Kraftwerkes selbst wird CO2 emittiert.

Der Begriff der Umweltfreundlichkeit umfasst nicht nur C02, sondern auch Schutz vor anderen Stoffen, die Mensch und Umwelt schaden. Dazu zählt also auch die ionisierende Strahlung durch den Umgang mit Radioaktivität während des Betriebs sowie die Produktion von radioaktiven Abfällen. Wichtig ist und bleibt festzuhalten: Atomkraft ist eine Hochrisikotechnologie, weshalb beim Umgang mit radioaktiven Stoffen immer eine Schutzbarriere aufrechtzuerhalten ist – was historisch betrachtet dem Menschen nicht immer gelungen ist und so zu Kontaminationen geführt hat.

Zudem können zukünftige Unfälle nie ausgeschlossen werden. Radioaktive Stoffe bleiben dann teilweise über sehr lange Zeiträume in der Umwelt und können so ins Grundwasser gelangen und in die Nahrungsketten von Tieren und Mensch gelangen. Ebenso darf nicht unerwähnt bleiben, dass während des Uranabbaus Uranabfälle anfallen, die vorher fest im Stein verankert sind, und durch den Abbau mobilisiert und leichter verbreitet werden und so zu lokalen Belastungen führen (Uranstaub).

Grundsätzlich stellt „Umweltfreundlichkeit“ nur eine der Dimensionen dar, die die Nutzung einer Technologie für zukünftige Energiesysteme charakterisiert. Weitere problematische Aspekte der Kernkraft sind die Ausbeutung in Uranabbauländern, das Risiko der Proliferation spaltbaren Materials sowie zum Teil sehr hohen Baukosten und -zeiten.