Polttoainekiertoihin

Polttoainekiertoihin, suomen kielen monikkomuodossa polttoainekierto, viittaa ydinpolttoaineen kiertoon liittyviin prosesseihin ja malleihin, jotka kattavat polttoaineen valmistuksesta sekä käytöstä loppusijoitukseen tai kierrätykseen. Termi kuvaa sekä käytössä olevia että suunniteltuja polttoainekiertoja, joita ydinreaktoreissa tai tutkimuslaitoksissa sovelletaan.

Polttoainekierron keskeiset vaiheet voidaan jakaa useisiin moduuleihin. Mineraalipolttoaineen tuotanto alkaa uraanin louhinnasta ja rikastuksesta sekä valmisteesta polttoaineen valmistukseen, josta muodostuu polttoainesauvat tai -kasat reaktoreita varten. Reaktorissa polttoaine absorboi neutroneja ja tuottaa energiaa, ja osittain käytetty polttoaine poistetaan käytöstä. Loppusijoitus ja jäähdytys ovat välttämättömiä, ennen kuin polttoaine voidaan käsitellä uudelleen tai lopulta sijoittaa turvallisesti.

Kiertoja voidaan luonnehtia päävaihtoehdoilla: auki (open) kierto, jossa käytetty polttoaine hävitetään lopullisesti eikä sitä pyritä kierrättämään, sekä kierrätyskierto, jossa polttoaineen uudelleenkäyttöä pyritään hyödyntämään. Kierrätys voi sisältää uraanin ja plutoniumin uudelleenkäyttöä MOX-polttoaineena ja mahdollisen ydinmateriaalin uudelleen käsittelemisen. Kierrätyskierrosten edut ovat jätteen määrän vähentäminen ja mahdollinen materiaalin talteenotto, kun taas haittoina ovat tekninen monimutkaisuus, kustannukset sekä turvallisuus- ja aineenlähdevalvonnan haasteet.

Lisäksi on tutkittu vaihtoehtoja, kuten nopeiden reaktoreiden kehittämistä ja thorium-pohjaisia kiertoja, joissa Th-232 muuttuu U-233:ksi. Näiden kiertojen käytännön teon taso vaihtelee teknisen, taloudellisen ja poliittisen ympäristön mukaan, ja ne liittyvät eurooppalaiseen, amerikkalaiseen ja kansainväliseen politiikkaan sekä valvontajärjestelmiin. Polttoainekiertojen valinta vaikuttaa sekä energian hankinnan turvallisuuteen että ydinjätekysymyksiin useiden sukupolvien ajaksi.