고준위방사선폐기물, 고수준방사성폐기물, 또는 고방사성폐기물, 고수준방사성폐기물이라고도 한다. 고준위 폐기물은 핵반응에서 발생한다. 원자로에서 핵분열 후 남은 원소들로서 세슘, 아이오딘, 스트론튬, 테크네튬 등의 방사성 동위원소를 일컫는다. 고준위 폐기물은 방사선의 세기가 강하고 반감기가 수만 년에 이를 정도로 길다. 그래서 아직까지도 안정한 폐기 방안이 없으며, 심해에 투기되거나 지하에 매립하고 있다.

시민단체들은 “현재 포화상태인 고준위핵폐기물(사용후핵연료)에 대한 대책도 제대로 마련하지 않은 채 핵발전소 건설부터 서두르는 것은 미래세대에 모든 위험을 떠넘기는 무책임한 정책”이라면서 “원안위의 기술적 검토만으로 결정되어서는 안되고, 국회가 나서서 지역주민과 전문가, 시민사회 등의 의견수렴 등을 통해 전면 재검토하고 새로운 대안을 만들어야 한다”고 주장했다.