Kärnbränslen

Kärnbränslen är material som används för att generera energi genom kärnklyvning i kärnkraftverk eller i vissa forskningsreaktorer. De vanligaste bränslena är uran- och plutoniumbaserade material. I kommersiell kärnkraft dominerar uranoxid (UO2) som pellets som staplas i rör av zirkoniumlegering. Anrikningen av uran ger cirka 3–5 procent fissilt U-235 i bränslet; natururan har ungefär 0,7 procent U-235 och kräver anrikning. MOX-bränsle blandar plutoniumoxid med uranoxid och används i vissa reaktorer.

Bränslets kraftcykel omfattar brytning och konvertering av uran, anrikning, tillverkning av bränslepellets och bränslestavar, samt införsel i reaktorn där klyvning producerar energi. Efter användning finns använt kärnbränsle som använt bränsle eller avfall. Återvinning av bränslet sker i vissa länder där plutonium och andra material separeras och återanvänds i ny bränsleblandning. Slutlig förvaring krävs för det radioaktiva avfallet.

Andra alternativ är thoriumbaserade bränslen, där Th-232 omvandlas till fissilt U-233 genom neutroninfångning. Thorium-bränslen har studerats som komplement eller alternativ till uranbaserade bränslen men har ännu inte blivit dominerande i kommersiell drift. De kräver anpassningar av reaktortekniken och avfallsprogrammen.

Säkerhet och reglering av kärnbränslen hanteras av internationella organ som IAEA och nationella myndigheter. Fokus ligger på säkra bränslets konstruktion och hantering, kontroll av klyvningens kedjeeffekter samt spårbarhet och långsiktig slutförvaring av radioaktivt avfall. Ekonomiska och miljömässiga faktorer påverkar utvecklingen av nya bränslen och återanvändningsalternativ.