Yksi suurimmista ongelmista, jotka liittyvät ydinmateriaalien kanssa työskentelyyn, on selvittää, mitä tehdä näille materiaaleille, kun ne ovat vanhentuneet. Voimalaitoksista ja sotilasoperaatioista peräisin olevan käytetyn ydinpolttoaineen kaltaiset asiat voivat olla erittäin vaarallisia, mutta niillä ei ole käytännön hyötyä, mikä pakottaa hallitukset ja ympäristövirastot keksimään turvallisia ja tehokkaita ydinjätehuoltomenetelmiä. Jos ydinjätettä ei käsitellä oikein, se voi johtaa vakaviin ongelmiin, kuten ympäristön pilaantumiseen.
Joskus ydinjäte voidaan hävittää käsittelemällä jätteet uudelleen niin, että niitä voidaan käyttää johonkin muuhun. Uudelleenkäsittely tuottaa jonkin verran jätettä, mutta se vähentää jätteen kokonaismäärää ja voi tuottaa huomattavia säästöjä vapauttamalla käyttökelpoista materiaalia, joka muutoin hävitettäisiin. Jotkut teollisuudenalat käyttävät uudelleenkäsittelyä ydinjätteen jakamiseen eri osiin, jotta sitä on helpompi käsitellä ydinjätehuoltoprosessin aikana.
Ydinjätettä ei voida viedä reunakiveen roskien kanssa, koska se tuottaa säteilyä. Yksi yleisimmistä ydinjätteen loppusijoituksen tekniikoista on hautaaminen. Kun radioaktiivinen jäte haudataan, se varastoidaan suuriin tynnyreihin, jotka on suunniteltu kestämään radioaktiivisuus. Rummut on haudattu syvälle maan alle seismisesti vakaalle alueelle, jossa ydinjäte hajoaa vähemmän haihtuviin komponentteihin vuosisatojen kuluessa. Tämä lähestymistapa ydinjätehuoltoon on hieman ongelmallinen, koska rummut voivat epäonnistua aiheuttaen saastumista tai tulevat sivilisaatiot voivat paljastaa alueen tietämättä, että se sisältää vaarallisia aineita.
Jotkut ihmiset ovat kannattaneet ydinjätteen heittämistä avaruuteen. Avaruudessa on jo paljon taustasäteilyä, joten ydinjäte ei todennäköisesti aiheuta säteilyongelmaa avaruudessa, mutta ajatus jättää käytettyjen ydinmateriaalien rummut ajautumaan maailmankaikkeuden yli on epämiellyttävä joillekin ihmisille. On myös herätetty huolta turvallisuudesta, joka johtuu siitä, että avaruudessa kelluu monia hävitettäviä esineitä, koska näistä esineistä voi tulla navigointivaara jossain vaiheessa.
Ydinjätehuolto on kriittinen kysymys ympäri maailmaa, erityisesti ydinvoimaloiden noustessa suosituksi energiantuotantovaihtoehdoksi. Ydinvoima ei tuota päästöjä, joten se on ympäristön kannalta houkutteleva, ja monet maat luottavat voimakkaasti ydinvoimaan. Tämän seurauksena ydinjäte on alkanut kerääntyä joillakin maailman alueilla, mikä herättää kysymyksiä siitä, kuinka ympäristöystävällinen ydinvoima todella on.