2000년대 : 주민투표와 핵폐기장 건설
정부는 2003년에 영덕, 울진, 고창, 영광 등 4개 지역을 핵폐기장 후보지로 선정하였다. 핵발전소가 대량 추가된다는 것을 전제로 한 정책으로 2030년까지 18기의 핵발전소를 더 짓겠다는 계획이었다. 이에 환경단체들은 핵폐기장 백지화 핵발전 추방 반핵국민행동을 출범하였다. 이후 정부는 자치단체장이 핵폐기물을 유치하는 방식으로 법을 바꿨고 김종규 부안군수가 기습적으로 유치 신청을 하면서 핵폐기장 반대하는 부안항쟁에 불이 붙었다. 부안군민들은 부안군수 퇴진운동을 비롯해서 반핵영화제, 삼보일배 등 다양한 방식으로 반대여론을 결집시켰고, 2004년에 민간에서 추진한 주민투표에서 92% 가 반대해 핵폐기장 건설을 막아냈다. 핵에너지가 아닌 재생가능에너지로, 지역에서 생산한 에너지로의 전환에 대한 고민이 깊어지면서 반핵운동의 중심에 있던 이들이 부안 등용마을을 중심으로 에너지자립마을 운동에 나서기도 했다.
주민투표를 통해서 부안에서 승리했지만 기쁨도 잠시였다. 이듬해 정부는 중저준위 방사성 폐기물처분장 설치를 고준위 방사성 폐기물처분장과 분리하고, 수천억 원의 경제적 인센티브를 제공하면서 주민투표로 후보지를 결정하도록 정책을 전환했다. 경주, 영덕, 포항, 군산 등 4개 지역 지방자치단체장들이 핵폐기장 유치 신청을 했고, 반핵 운동단체들은 이곳에서 공무원을 이용한 조직적인 투표 개입 등 관권선거에 대한 문제제기를 하였으나 결국 가장 투표율이 높았던 경주에 핵폐기장이 들어서게 되었다. 주민투표라는 방식을 통해 수 십년간 논란이 된 핵폐기장 건설이 확정되면서 반핵운동진영은 이후 한동안 침체기에 들어서, 이명박 정부에서 UAE(아랍에미리트)로 핵발전소 수출하는 정책에도 크게 맞서지 못하였다.