Ydinpolttoaine

Ydinpolttoaine on aine, jota käytetään ydinreaktoreissa fission tuottaman lämmön lähteenä. Yleisimmät polttoaineet ovat uraanioksidipellettien muodossa, jotka puristetaan pieniä kiteitä polttoainesauvoihin. Sauvojen kuoret ovat tavallisesti zirconiumista valmistettuja, jotka suojaavat polttoainetta ja hallitsevat reaktiota. Usein polttoainesauvat ryhmitellään polttoainesarjoiksi sekä koko reaktorin säätö- ja valvontajärjestelmiin.

Tyyppiluokat ja raaka-aineet vaihtelevat. Vahviten käytetty polttoaine on uraani-238 sekä uraani-235 -seoksesta koostuva uraanioksidipellettipohjainen polttoaine, jossa U-235:n osuus on noin 3–5 prosenttia ydinreaktoreiden käyttötarkoituksiin sovellettuna. MOX-polttoaine (molekyyli plutoniumia ja uraania) käytetään joissakin reaktoreissa kierrätyksen jälkeen. Vähemmän yleisiä ovat thorium-pohjaiset ratkaisut, jotka perustuvat fertiiliaineksen muuntamiseen fissioon.

Polttoaineen kierto, tai ydinpolttoainekierto, alkaa uraanin louhinnalla ja rikastuksella, siirtyy uraanin muotoon UF6, jonka jälkeen polttoaine valmistetaan ja asennetaan polttoainesarjoihin. Reaktorissa polttoaine palaa rasitukseen ja sen fissioreaktiot tuottavat lämpöä. Polttoainevaihdot tapahtuvat suunnitellusti, kun polttoaine on saavuttanut halutun käyttöasteen, ja vaihdon jälkeen käytetty polttoaine on jäähdytettävä turvallisesti.

Käytetty polttoaine, eli loppukäyttöpolttoaine, on edelleen radioaktiivista ja jäähdytetään säiliöissä tai kuivajäähdytyksessä. Joissakin maissa polttoainetta käsitellään uudelleen (reprocessointi), jolloin uraania ja plutoniumia kierrätetään uusien polttoaineiden valmistukseen; muussa tapauksessa loppusijoitus geologisesti vakaaseen loppusijoituslaitokseen on valittu ratkaisu. Turvallisuus, valvonta ja sääntely kohdistuvat sekä polttoaineen valmistukseen että sen käytön ja loppusijoituksen kaikissa vaiheissa.