กากกัมมันตรังสีจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ มีแหล่งกำเนิดจาก ๒ แหล่งใหญ่ๆ ได้แก่ จากปฏิกิริยาแตกตัวทางนิวเคลียร์ที่เกิดกับเชื้อเพลิงในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ และจากการดูดจับอนุภาคนิวตรอนของวัสดุโครงสร้างและอุปกรณ์ในเครื่องปฏิกรณ์
ก. กากกัมมันตรังสีจากปฏิกิริยาแตกตัวทางนิวเคลียร์
ปฏิกิริยาแตกตัวทางนิวเคลียร์ เป็นรูปแบบหนึ่งของปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดขึ้นกับเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในถังปฏิกรณ์อย่างสม่ำเสมอและต่อเนื่องขณะเดินเครื่องปฏิกรณ์ เมื่อเกิดปฏิกิริยาแตกตัว นิวเคลียสของเชื้อเพลิง (เช่น ยูเรเนียม-๒๓๕) จะแตกออกเป็น ๒ ส่วน ที่เรียกว่า ผลิตผลจากการแตกตัว (fission product) กลายเป็นกากเชื้อเพลิง เกิดกัมมันตรังสี และพลังงานความร้อน ที่จะนำไปสู่กระบวนการผลิตไฟฟ้าต่อไป
ข. กากกัมมันตรังสีจากการดูดจับอนุภาคนิวตรอน
กากนี้เกิดจากสารที่อยู่ภายในเครื่อง-ปฏิกรณ์ดูดจับนิวตรอน แล้วทำให้สารนั้นกลายเป็นสารกัมมันตรังสี แบ่งได้เป็น
๑) สารกัมมันตรังสีที่เกิดจากการสึกกร่อน เช่น โคบอลต์-๖๐ และเหล็ก-๕๙ แมงกานีส-๕๔
๒) สารกัมมันตรังสีที่เกิดจากการดูดจับนิวตรอนของเชื้อเพลิงยูเรเนียมเรียกว่า ทรานส์ยูเรเนียม (transuranium)
