En nuklear nedsmeltning er det værst tænkelige scenarie for et atomkraftværk og forårsager udbredte udslip af dødelig stråling i miljøet, som kan sprede sig hundredvis af kilometer væk og påvirke både dyreliv og mennesker. Stråling kan ikke ses, lugtes eller smages, og eksponering kan føre til alvorlige bivirkninger som hårtab, hudblærer, tumorer og kræft og, hvis dosis er stor nok, til døden. Siden 1952 har der været 14 nedsmeltninger af varierende sværhedsgrad på både kommercielle, militære og eksperimentelle reaktorer. De tre mest katastrofale nedsmeltninger omfatter Three Mile Island i 1979, Tjernobyl i 1986 og Fukushima Daiichi i 2011. Det er vigtigt at huske, at en nuklear nedsmeltning ikke er en enkeltstående tragisk begivenhed, som det ofte er tilfældet med naturkatastrofer. Virkningerne af en nedsmeltning kan vare i hundredvis af år, efterhånden som strålingen langsomt henfalder.
Hvad er egentlig årsagen til en nedsmeltning? En nedsmeltning sker i en reaktor, når brændstoffet ikke bliver tilstrækkeligt afkølet. Brændselsstavene holdes nedsænket under vand, hvor vandet fungerer som kølemiddel. Hvis varmen fra spaltningsreaktionen er så stor, at den får størstedelen af vandet til at koge af, så brændselsstavene udsættes for luft. Uranpillerne i stavene bliver hurtigt så varme, at de når deres smeltepunkt og brænder gennem zirconiumbrændselsstangens hylster og gulvet i indeslutningskammeret, hvilket forårsager en omfattende udledning af stråling.