Viena no lielākajām problēmām, kas saistīta ar darbu ar kodolmateriāliem, ir izdomāt, ko darīt ar šiem materiāliem, kad tie ir nokalpojuši. Lietas, piemēram, izlietotā kodoldegviela no spēkstacijām un militārām operācijām, var būt ļoti bīstamas, taču tām nav praktiska pielietojuma, liekot valdībām un vides aģentūrām izstrādāt drošas un efektīvas kodolatkritumu apglabāšanas metodes. Nespēja pareizi rīkoties ar kodolatkritumiem var izraisīt nopietnas problēmas, piemēram, vides degradāciju.
Dažreiz kodolatkritumu apglabāšanu var veikt, pārstrādājot atkritumus, lai tos varētu izmantot kaut kam citam. Pārstrāde radīs dažus atkritumus, bet samazina kopējo atkritumu daudzumu un var radīt ievērojamus ietaupījumus, atbrīvojot izmantojamu materiālu, kas pretējā gadījumā tiktu izmests. Dažas nozares izmanto pārstrādi, lai kodolatkritumus sadalītu dažādās sastāvdaļās, lai atvieglotu to apstrādi kodolatkritumu apglabāšanas procesa laikā.
Kodolatkritumus nevar izlikt uz apmales kopā ar atkritumiem, jo tie rada starojumu. Viens no visizplatītākajiem paņēmieniem pastāvīgai kodolatkritumu apglabāšanai ir apbedīšana. Kad radioaktīvie atkritumi tiek aprakti, tie tiek uzglabāti lielās mucās, kas paredzētas radioaktivitātes izturēšanai. Mucas ir apraktas dziļi pazemē seismiski stabilā vietā, kur kodolatkritumi gadsimtu gaitā sadalās mazāk gaistošos komponentos. Šāda pieeja kodolatkritumu apglabāšanai ir zināmā mērā problemātiska, jo mucas var sabojāties, radot piesārņojumu, vai arī nākotnes civilizācijas varētu atklāt šo vietu, neapzinoties, ka tajā ir bīstami materiāli.
Daži cilvēki ir iestājušies par kodolatkritumu izšaušanu kosmosā. Kosmosā jau ir liels fona starojuma daudzums, tāpēc kodolatkritumi, visticamāk, neizraisīs radiācijas problēmas kosmosā, taču doma par izlietoto kodolmateriālu mucu atstāšanu, kas dreifējas pa Visumu, dažiem cilvēkiem ir nepatīkama. Ir izskanējušas arī bažas par to, cik daudz kosmosā peldoši izmesti objekti ir droši, jo šie objekti kādā brīdī var kļūt par navigācijas apdraudējumu.
Kodolatkritumu apsaimniekošana ir kritiska problēma visā pasaulē, jo īpaši saistībā ar atomelektrostaciju kā populāras enerģijas ražošanas alternatīvas pieaugumu. Kodolenerģija nerada emisijas, padarot to pievilcīgu no vides viedokļa, un daudzas valstis enerģijas iegūšanai lielā mērā paļaujas uz kodolenerģiju. Līdz ar to dažos pasaules reģionos ir sākuši uzkrāties kodolatkritumi, radot jautājumus par to, cik kodolenerģija patiesībā ir videi draudzīga.