원자핵 반응은 전력생산에 사용되든 의약품으로 사용되든 육종에 사용되든 재료 개선에 사용되든 방사선 노출의 위험에 잠재합니다. 모든 작업이 방사선 방호하에서 이루어져야 합니다. 방사선은 인간의 오감에 검출되지 않으므로 조심해야 하지만 방사선의 특성을 잘 아는 지금 방호가 불가능하지는 않습니다. 작업자와 관리자의 의지가 중요합니다. 

방사선 방호의 원칙은 가능한 동위원소에서 피하는 것입니다. 방사선 방호는 방사선 동위원소를 다루는 모든 작업자가 따라야 하지만 원자력 발전소를 예로들어 설명합니다. 원자력 발전소의 동위원소는 원자로에 들어 있습니다. 작업자와 접촉을 차단하기 위해 핵연료에서서 부터 5개의 방벽이 존재합니다. 

제1방벽은 핵연료 펠렛입니다. 핵분열된 동위원소들이 고체상태의 알갱이에 포집되어 있습니다. 정상적인 작동 온도에서는 빠져나오지 못하지만 사고시 충분히 냉각되지 않으며 알갱이가 녹거나 부풀면서 동위원소가 표면으로 기어나올 수가 있습니다.
제2방벽은 연료피복관입니다. 피복관은 지르칼로이 합금으로 페쇄되어 있어 동위원소나 가스들이 빠쟈 나오지 못합니다.
제3방벽은 원자로 용기이며, 제4방벽은 원자로 건물의 내부 철판, 제5방벽은 원자로 건물 외벽 120 cm 철근 콘크리트 입니다.
  
5개의 방벽을 통해 원자력발전소 부지에도 자연상태와 동일한 상태를 유지합니다. 또한 5개의 방벽이 건전한지 항시 감시되고 있습니다.
 

핵연료로 사용되는 우라늄은 광산에 채굴된다. 약 1%의 우라늄을 함유한 원광을 채광하고 정련하여 U3O8은 얻는다. U3O8은 노란색분말로 Yellow Cake이라고 알려져 있다. 자연상태에서 얻어진 우라늄에서는 중성자에 의해 핵분열을 일으키는 U235가 약 0.7% 들어 있다. 냉각재와 감속재를 중수로 사용하는 중수로형 원자력발전소에서는 이 정도의 농도로도 핵분열이 유지되지만 경수로형 원자력발전소에서는 U235의 3~5% 수준까지 농축한다.

원심분리력으로 농축하기 위해 분말상태의 우라늄을 UF6의 기체 상태로 만든다. 원심분리기는 분자의 질량에 따라 물질을 분리할 수 있다. 농축된 우라늄을 산화시키면 UO2의 핵연료가 얻어진다. 
         
UO2는 펠렛으로 성형되고 연료봉에 채워져 원자로에 들어간다. 보통 18개월 정도 태워진 후에 연료봉을 재배치하고 다시 18개월 후에 한번더 재배치 된 후에 원자로에서 뽑혀져 사용 후 핵연료로 불린다.

사용 후 핵연료에는 핵분열 물질이 다양하게 들어 있다. 방사능을 띤 물질들이 들어 있어 열도 조금씩 내고 있다. 발전소는 사용 후 핵연료를 수조에 담겨 저장하다 어느 정도 잔열이 제거되면 건식저장 시설에 저장한다. 
         
핵확산을 우려한 국제사회는 사용후 핵연료의 처리를 금지하므로 지하 깊숙히 처분할 필요가 있다. 핀란드, 스웨덴, 프랑스 등지에서는 사용후 핵연료 처분 동굴을 건설중에 있으며 우리나라도 처분장을 위한 법률이 발의 중에 있다.