Ydinpolttoaineen

Ydinpolttoaine on polttoainemateriaali, jota käytetään ydinreaktoreissa fission tuottamiseen. Yleisimmät polttoainetyypit ovat uraanioksidista UO2 valmistetut pelletit, jotka sijoitetaan sauvoihin, sekä MOX-polttoaine, jossa on uraanin ja plutoniumin oksidien seos. Suurimmat kaupalliset reaktorit ovat kevyen veden reaktoreita (LWR), joissa käytetään yleensä alilatautunutta polttoainetta (LEU). U-235:n osuus LEU:ssa on tavallisesti noin 3–5 prosenttia; korkeampia U-235-prosentteja, kuten yli 20 prosenttia, kutsutaan HEU:ksi ja niiden käyttö on tiukasti säädelty.

Polttoaineen valmistus alkaa rikastuksesta ja konversiosta sekä polttoaineen muotoilusta: uraani muunnetaan käytettävään muotoon, UO2-pelletit puristetaan ja sintrataan, ja ne sijoitetaan sauvoihin. Sauvat ryhmitellään polttoainesarjoiksi, joita käytetään reaktorissa usean polttoainesyklin ajan. MOX-polttoaine valmistetaan sekoittamalla uraani- ja plutoniumoksideja.

Käytön aikana polttoaine kokee fissioreaktiota ja tuottaa lämpöä sekä radioaktiivista jätettä. Käytetty polttoaine on erittäin radioaktiivista ja lämpöä tuottavaa, joten sitä jäähdytetään aluksi reaktorissa sekä jäähdytystyhjissä altaissa, ja sen jälkeen sitä voidaan varastoida kuivissa säiliöissä tai käsitellä loppusijoitusta varten.

Elinkaari kattaa malmin louhinnan, rikastuksen, konversion, polttoaineen valmistuksen, käytön reaktorissa sekä mahdollisen uudelleenkäytön MOX-polttoaineessa ja lopullisen loppusijoituksen. Säädökset sekä turvallisuus- ja ympäristövaatimukset ohjaavat koko prosessia.