核工业包括核燃料循环的整个生产过程，其依次顺序为：采矿、矿石加工(水冶)、转换、同位素分离、元件加工、反应堆、辐照后核燃料的后处理。以上各环节都要向环境中排放含有放射性物质的废气、废水和固体废物。现代核工业从工程设计到设备运行，采取了一系列的安全技术措施和严格的管理制度，并尽可能控制和减少废物排放量。核工业在正常运行时，环境受污染的程度不会超过有关标准，只是在发生意外事故时，废物排放失去控制，可能导致比较严重的环境污染。
核工业废物排放对环境的污染及居民受到的照射，各工厂都有很大差别，例如一个典型的1000 MW发电量的标准化轻水堆运行一年所需燃料加工流程，如下所示。
为了提供每年发电量为1000MW(电)的核燃料，需要开采铀矿石85，700t，在采矿过程中产生的固体废物有：覆盖岩层、围岩和含铀量低于0.2%的尾矿石，它们比矿石的体积约大30倍，这类废物的比放射性活度很低，大部分回填，对环境影响很小。如利用尾矿材料建筑房屋，室内γ射线照射量和空气氡浓度将高于天然本底辐射。矿井坑道地下水、湿式凿岩水、尾矿堆浸水等组成的矿山废水，排放到地面水域或灌溉农田，可造成水源、土壤和农业或渔业产品的污染。矿山排入大气的废气含氡及其子体和铀粉尘，可污染空气。
矿石加工，水冶厂生产过程是： 研磨、浸取、萃取纯化。最终产品是铀的化学浓缩物“黄饼”。水冶厂主要污染源是尾矿，其产生量大致相当于处理的矿石量。矿石中所含镭的99%和铀的1～10%仍留在尾砂中。暴露的尾砂堆是长期的γ照射源，每克尾砂约含天然铀5～400μg，全部尾砂内含230Th约53.5Ci，226Ra约56.6Ci。这些尾砂还不断释出氡气和扬起含铀粉尘，污染附近空气;尾砂中的镭，通过淋洗、渗漏，可污染地下水及邻近地面水; 用尾砂建造房屋，室内氡浓度可高于天然本底几十倍到数百倍。水冶厂废水中含U1.9Ci，226Ra 0.051 Ci，230Th3.2Ci，废水中的比放射性活度，U为5×10-7μCi/ml，226Ra为1.9×10-7μCi/ml，230Th为1.2×10-5μCi/ml。气载排出222Rn约56.7Ci，226Ra约为0.0226Ci，230Th约0.0226 Ci，U约为0.0334 Ci 。
转换厂将U3O8转换为UF6，做为同位素分离的原料。转换厂废气排放U约为0.0132 Ci，液体废物中含U为0.027Ci，230Th 0.025 Ci，226Ra0.25 Ci。固体废物中U、Th各约为0.26 Ci。
同位素分离是使235U在天然铀中的浓度提高到2～4%，以满足轻水堆燃料的要求。分离厂主要环境污染源是化学污染和废热，放射性物质排放对环境污染较低，废水中含U低于0.03 Ci，固体废物中含U约56 Ci。
元件加工的过程是将加浓的UF6转换为UO2，并加工成燃料元件。对环境的放射性污染轻微，气体废物内含U 0.0019 Ci，液体废物中含U0.0196 Ci，234Th 0.0098Ci，固体废物中含U0.083 Ci (其中0.059 Ci是混合在CaF2内)。
反应堆是利用核燃料的裂变反应发电，排出的废气主要成分是惰性气体(Kr、Xe)、碘和其它裂变产物以及活化产物的气溶胶。气载放射性物质的排放量和组成因堆型而异，Kr和Xe约为7×103～5×104Ci，131I约为0.3～0.8 Ci，3H约10～50 Ci。液体废物中3H约为数十至数百居里，其它放射性物质约5 Ci。
在反应堆的正常运行时，气载放射性物质的排放浓度不会超过有关的标准限值。反应堆废水来自冷却系统、元件贮存池和辅助厂房，废水经过放置衰变和凝聚沉淀、离子交换等净化处理后，达到规定的标准方允许向环境水域排放。美国40个核电站附近居民，通过各种途径接受由废水所致的照射，约为0.00012～4.6 mrem·a-1。
反应堆的固体废物包括废树脂、废滤器、蒸发残渣、废弃设备和防护用具等，产生量约为每年20～100m3。固体废物经焚烧或埋藏处理，对环境影响不大。
反应堆事故可造成对环境较为严重的污染，其中以元件烧结、熔化事故为主，整个堆芯由于失去冷却而致熔化的事故的发生机率是很低的。事故时释出的主要放射性物质是惰性气体(Kr、Xe)、131I、132Te、其次有137Cs、103Ru，106Ru。居民受照射的途径包括放射云引起的全身γ外照射、皮肤β射线外照射及通过空气、食品进入体内的放射性物质引起的内照射。1957年10月7日英国Windscale一号反应堆事故，共释出131I 20，000 Ci，132Te 12，000 Ci，137Cs 600 Ci，89Sr 80 Ci，致周围500 km2范围内牛奶中131I浓度超过标准限值; 污染区幼儿和成人的甲状腺剂量分别为16和9.5 rad。1979年3月28日，美国三里岛二号反应堆事故，共释放出惰性气体2.4×106～13×106Ci，131I13～17Ci，向附近河流排放β放射性浓度为10-7～10-8 Ci/L的废水约1500t。估计厂外一般居民接受的γ射线外照射最大剂量不会超过70mrem; 厂周围居民吸入131I所致甲状腺剂量小于50 mrem;在80 km半径范围内，共有居民216万人，居民的集体剂量当量约为3300人·雷姆约为天然本底照射量的1%。
1000MW(电)的标准化轻水堆，每年撤换出辐照过的燃料25～40t，冷却3～6个月后进行后处理。后处理基本流程为元件切割，脱壳，酸溶，铀、钚萃取。燃料中的几乎全部裂变产物、超铀元素和残余铀、钚，以各种废物形式进入环境。轻水堆的辐射过元件中的大部分气载放射性物质，在切割和溶解流程中释出。高温气冷堆辐照过的元件，在上述流程中还可释放出相当数量的14C。轻水堆的气载放射性核素每年排放量为： 3H2×104Ci，85Kr3.8×105Ci，129I及131I0.06Ci，其它裂变产物0.92Ci，超铀元素0.0037Ci。
核燃料后处理排放的废液，按高、中、低水平分别处理。高放废液中含裂变产物约1.32×108Ci、Pu2×104C，i其管理系统是首先在罐内贮存，再经固化、就地贮存最后移至永久废物库处置。中放废液，经固化贮存或净化达到排放标准后，排入地面水域或天然渗抗。低放废液排入地面水域。
后处理厂废物排放的潜在环境危害是长寿命放射性核素和超铀元素在人类环境中的长期积累，如3H、85Kr、129I和Pu、Am等。后处理厂的离子交换柱着火，化学爆炸、临界事故等都可导致放射性物质向环境中的逸散。
下表综合比较了典型核工业各个流程向环境中排放的放射性物质对厂矿边界(按距排放源800m计)附近居民所造成的最大剂量。
典型核设施边界个人受照剂量
| 设施 | 受照者 | 剂重(mrem·a-1) | ||||||
| 全身 | 骨 | 肺 | 甲状腺 | 肾 | 肝 | 下部大肠 | ||
| 水冶 | 成人 儿童 | 0.18 0.45 | 0.35 0.75 | 0.22 0.47 | 0.18 0.45 | 0.047 0.021 | 0.017 0.0078 | 0.049 0.0031 |
| 转换 | 成人 儿童 | 0.019 0.04 | 0.095 0.087 | 0.034 0.053 | 0.019 0.040 | 0.017 0.0047 | 0.0046 0.0025 | 0.0028 0.0010 |
| 浓缩 (气体扩散) 元件加工 | 成人 儿童 成人 儿童 | 0.0013 0.0015 0.00057 0.00068 | 0.010 0.014 0.0047 0.0063 | 0.0072 0.010 0.0033 0.0046 | 0.0014 0.0016 0.00060 0.00071 | 0.0026 0.0012 0.0012 0.00050 | 0.0011 0.0013 0.00046 0.00058 | 0.0015 0.00060 0.00046 0.00021 |
| 压水堆 | 成人 儿童 | 0.0021 0.0021 | 0.0036 0.0036 | 0.00097 0.00095 | 0.0015 0.0073 | 0.0012 0.0012 | 0.0013 0.0013 | 0.0016 0.0016 |
| 沸水堆 | 成人 儿童 | 0.01 0.01 | 0.014 0.014 | 0.0092 0.0087 | 0.0096 0.020 | 0.0076 0.0076 | 0.0084 0.0084 | 0.014 0.0091 |
| 后处理 | 成人 儿童 | 0.01 0.013 | 0.020 0.023 | 0.0092 0.010 | 0.46 2.1 | 0.0098 0.012 | 0.0098 0.016 | 0.033 0.0098 |
(引Proc. Inter.Symp.on the Management of Wastes from the LWR Fuel Cycle，1976)
表中所列系美国典型核设施，其生产能力为： 水冶厂每天处理矿石2000t： 转换厂每年1000t; 浓缩厂每年8.75×106吨分离功： 元件厂每年1500t; 动力堆3500MW(热功率);后处理每年1500t。
放射性物质运输和废物管理中出现事故也可能引起放射性污染。运输事故影响较大的是辐照后的元件运往后处理厂或高放废物运往处置场所时所发生，废物处置事故出现于贮存设备泄漏，致使放射性物质渗入地下水。
核工业放射性物质污染环境对居民每年所致的平均剂量，美国、加拿大为0.003mrem，英国为0.25mrem。预计将来核发电量达到平均每人1kW时，居民每人每年平均剂量为6mrem。
核工业的各个环节都可对环境造成放射性污染，但总的平均污染水平是不高的，广大居民受照射的剂量也是很小的。值得重视的是，某些环节的放射性物质排放，特别是事故条件下排放，可使局部地区造成较严重的污染，还应注意防止某些长寿命核素的积累，避免长期积累后形成严重污染。
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