Atomkraftværker indeholder meget store mængder radioaktive stoffer. Sandsynligheden for en stor ulykke med tab af kølevandet og en efterfølgende nedsmeltning af reaktorkernen er lille. Til gengæld er de mulige konsekvenser med spredning af radioaktive stoffer over store områder helt uoverskuelige. Dette viste Tjernobyl-katastrofen i det nuværende Ukraine med stor tydelighed. Ingen ved, hvor mange dødsfald og kræfttilfælde, ulykken resulterede i, da de officielle undersøgelser har været yderst mangelfulde. De laveste – og sandsynligvis alt for optimistiske – opgørelser siger under 7.000 ekstra kræftdødsfald, mens andre er kommet frem til over 90.000 ekstra kræftdødsfald og 270.000 ekstra kræfttilfælde.

Mange af de større eller mindre driftsuheld på atomkraftværker opstår som et samspil mellem tekniske fejl og menneskelige fejl. Sjusk, mangelfuld overvågning og forsøg på at udskyde kostbare reaktornedlukninger, som er nødvendige for at udføre reparationer eller vedligeholdelse, er ikke et ukendt fænomen. Liberaliseringen af elmarkedet har på grund af den øgede konkurrence gjort dette problem om muligt endnu større.

Muligheden for et terrorangreb på et atomkraftværk udgør en anden risikofaktor. Der er ingen af de godt 440 fungerende atomkraftværker, som vil kunne klare et terrorangreb med et fuldt tanket passagerfly som det, der skete d. 11. september 2001 på World Trade Center. Selv om reaktorindeslutningen ikke gennembrydes, vil den brand, der udløses, kunne ødelægge kølevandstilførslen til reaktoren med det resultat, at kernen smelter ned.

Et andet og nok så væsentligt problem er de store mængder brugte brændselsstave, der opbevares nedkølet i store bassiner på næsten alle atomkraftværker. Svigter denne køling ved et uheld, hvad der faktisk er sket, eller som følge af et terrorangreb, kan vandet koge væk, så brændselsstavene smelter ned, og der kan udløses en ukontrolleret kædereaktion i brændslet. Sker det, vil meget store mængder radioaktivt materiale kunne spredes i omgivelserne.

Atomkraftværker skal med mellemrum forsynes med nyt brændsel, og det gamle, beatrålede og yderst radioaktive brændsel skal opbevares, og enten behandles på et oparbejdningsanlæg eller slutdeponeres. Det kræver transport af store mængder radioaktivt materiale, til tider over lange afstande med bil, tog eller skib. Disse transporter udgør en yderligere sikkerhedsrisiko. Biler og tog kan forulykke eller kapres af terrorister. Det samme kan skibe.