Radioaktiver Abfall strahlt unterschiedlich lang. Dabei kommt es auf die Zusammensetzung der radioaktiven Materie an. Die Zeit, in der sich die Menge eines radioaktiven Elements um die Hälfte reduziert, nennt man Halbwertzeit. Je nachdem, welche Nuklide im Atommüll vorhanden sind, kann der Zerfall einige Bruchteile von Sekunden oder Jahrmillionen dauern. Verschiedene Arten von Isotopen im Atommüll haben unterschiedliche Zerfallszeiten. In schwach- und mittelaktiven Abfällen kommt häufig das Isotop Selen 79 vor. Nach neuesten Berechnungen hat es eine Halbwertzeit von nur 327 000 Jahren.
Die Berechnung der Halbwertzeit kann jedoch immer nur ein statistischer Mittelwert sein, es können immer nur Wahrscheinlichkeiten bestimmt werden. Die Wahrscheinlichkeit, dass sich ein Atomkern in der ersten Halbwertzeit umwandelt, liegt bei fünfzig Prozent. Grundsätzlich spricht man von Zerfallsreihen. Die radioaktiven Elemente zerfallen nicht einfach simpel, sondern die Zerfallsreihe durchläuft verschiedene Isotope. Das will heißen, innerhalb der Zerfallskettenreaktion bilden sich immer wieder neue Isotope, die auch eine jeweils andere Halbwertzeit haben. Während die Zerfallskettenreaktion abläuft, strahlen die Kerne also intensiv. Die Stärke der Strahlung wird in Becquerel angegeben. Diejenigen radioaktiven Substanzen, die durch Bebrütung in einem Atomkraftwerk entstehen, strahlen besonders intensiv. Hier sind zum Beispiel zu nennen Uran 238 mit einer Halbwertzeit von 4,5 Milliarden Jahren oder Plutonium mit einer Halbwertzeit von 24000 Jahren. Bei Reaktorunfällen entstehen viele radioaktive Stoffe, vor allem aber Iod und Strontium. Iod 131 hat eine Halbwertzeit von acht Tagen, es lagert sich in der Schilddrüse ab. Strontium 90 benötigt zum Zerfall zwanzig Jahre, es sammelt sich in den Knochen. Diese radioaktiven Stoffe befinden sich in der Luft und werden, wie auch Cäsium, am Anfang der Nahrungskette abgelagert.