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Trotz der oben beschriebenen Sicherheitseinrichtungen ereignete sich 1979 im Druckwasserreaktor von Three Mile Island in der Nähe von Harrisburg in Pennsylvania (USA) ein Unfall. Ein Wartungsfehler und ein defektes Ventil führten zu einem Unfall durch Kühlwasserverlust. Der Reaktor wurde durch ein Sicherheitssystem abgeschaltet, und das Notkühlsystem nahm kurze Zeit nach Beginn des Unfalls seinen Betrieb auf. Dann wurde jedoch aufgrund menschlichen Versagens das Notkühlsystem abgeschaltet, wodurch es zu einem schweren Schaden im Reaktorkern und zum Austritt von flüchtigen Spaltprodukten aus dem Reaktorbehälter kam.
Am 26. April 1986 beunruhigte ein weiterer ernster Zwischenfall die Welt. Einer der vier Kernreaktoren in Tschernobyl, 130 Kilometer nördlich von Kiew, explodierte und geriet in Brand. Einem offiziellen Bericht zufolge wurde der Unfall durch einen nicht genehmigten Test des Reaktors durch seine Betreiber verursacht. Der Reaktor geriet außer Kontrolle; es gab zwei Explosionen, der obere Teil des Reaktors wurde weggesprengt, der Reaktorkern entzündete sich und brannte bei einer Temperatur von 1 500°C. Radioaktive Strahlung schädigte Menschen in der Nähe des Reaktors, und eine Wolke radioaktiven Niederschlags zog nach Westen. Im Gegensatz zu Reaktoren in westlichen Ländern hatte der Reaktor von Tschernobyl keine Sicherheitshülle. Ein solches Gebäude hätte möglicherweise das Austreten von radioaktivem Material verhindert. Ungefähr 135 000 Menschen wurden aus einem Gebiet von 1 600 Quadratkilometer Größe evakuiert. Mehr als 30 Menschen starben in kurzer Zeit. Das Kraftwerk wurde einbetoniert (ein so genannter Sarkophag). 1988 wurden jedoch die drei anderen Reaktoren von Tschernobyl wieder in Betrieb genommen. Auch der Unglücksreaktor ging einige Zeit später - im Teilbetrieb - trotz der Bedenken von westlichen Experten wieder ans Netz. Erst auf dem Atom-Gipfeltreffen im April 1996 wurde beschlossen, den Reaktor von Tschernobyl spätestens im Jahre 2 000 komplett abzuschalten.
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