Three Mile Island (1979, USA)
Ulykken med reaktoren på Three Mile Island var den første store ulykken ved et sivilt kjernekraftverk. Som følge av at dampgeneratoren ikke fikk tilstrekkelig tilførsel av vann, og at en ventil var stengt ved en feiltakelse, ble det slutt på damptilførselen. Trykk og temperatur i primærkretsen økte. Trykket førte til at en ventil ble utløst, og radioaktivt kjølevann slapp ut til omgivelsene via kraftverkets ventilasjonssystem. Det var for lite kjølevann igjen i reaktoren, noe som førte til store skader på reaktorkjernen. Ulykken førte til at USA revurderte sitt daværende ambisiøse kjernekraftprogram.

Tsjernobyl (1986, Ukraina, tidligere USSR)
Tsjernobyl-ulykken er den alvorligste kjernekraft-ulykken hittil og skjedde som følge av et ulykksalig eksperiment. Operatørene ved kraftverket ville finne ut hvor mye man kunne utnytte tregheten i turbinene til å produsere strøm etter at reaktoren var stengt av. I denne forbindelsen ble blant annet de automatiske nødstopp-innretningene til reaktoren satt ut av drift. Reaktoren var av RBMK-typen, en vannkjølt og grafittmoderert reaktor som ble utviklet i det tidligere Sovjetunionen.

På grunn av eksperimentet økte energi-produksjonen i reaktorkjernen dramatisk i løpet av et meget kort tidsrom, og resultatet var en dampeksplosjon inne i selve reaktorkjernen. Eksplosjonen førte til at deler av reaktorbrenselet ble slengt ut gjennom taket på reaktoren. Grafitten i kjernen fikk tilgang på oksygen, og en kraftig brann utviklet seg. Brannen varte i flere dager før den kom under kontroll.

Ulykken førte til at radioaktive stoffer ble spredt over stor deler av verden. Det meste av nedfallet kom i de nærliggende regionene, men også i deler av Vest-Europa ble det registrert høye verdier av radioaktive stoffer, i hovedsak cesium. Befolkningen i en omkrets på 30 km rundt reaktoren ble evakuert. Totalt dreide dette seg om rundt 135 000 mennesker, og det er tvilsomt om disse noen gang kan flytte tilbake til sine hjem.

I følge offisielle kilder døde 31 mennesker kort tid etter ulykken som direkte følge av strålingen. De aller fleste av disse var brannmenn som jobbet med å få kontroll over brannen. Det er beregnet at minst 8000 mennesker i det tidligere Sovjetunionen vil dø som følge av kreft som skyldes ulykken i de neste 40 årene. For resten av Europa er dette antallet beregnet til rundt 1000.

I en EU-rapport er det dokumentert en klar økning i antall tilfeller av strupekreft blant barn i Tsjernobyl-området.

«Kinasyndromet»
I forbindelse med mulige kjernekraftulykker kan man ofte høre om det såkalte «Kinasyndromet». Uttrykket referer til en tenkt reaktor hvor både det ordinære og nødkjølesystemet svikter. Som følge av at all kjøling er borte vil reaktorkjernen bli så varm at den smelter gjennom gulvet i reaktorhallen og videre ned i grunnen. Navnet spiller på forestillingen om at den løpske reaktorkjernen vil smelte seg gjennom alle hindringer - for eksempel tvers igjennom jorda og havne i Kina. I praksis er det mest trolig at den vil stoppe etter noen ti-talls meter, siden jorden vil føre bort varmen.

Når det gjelder det lav- og middelaktive avfallet (se faktaboks) som produseres ved drift av kjernekraftanlegg er det utviklet flere løsninger på lagerproblemet. I Norge har man i tidligere tider bare gravd ned tønnene med avfallet i bakken. Man har i den senere tid tatt til fornuften, og tønnene med det avfallet som produseres nå er plassert midlertidig i lagerbygninger på Kjeller. Dette avfallet skal plasseres i det kombinerte lageret og deponiet for lav- og mellomaktivt radioaktivt avfall som er bygget i Himdalen.