kjernebrenselsyklus

Malmutvinning av uran foregår på tilsvarende måte som utvinning av andre metaller. I urangruver forekommer uran som uranoksid U₃O₈ med en konsentrasjon fra 0,05% og oppover.

Det uranet som utvinnes fra gruvene må konverteres til andre kjemiske forbindelser før det kan behandles videre. Et første skritt er å konvertere U₃O₈ til uranheksafluorid UF₆, som kreves når uranet skal anrikes. Til slutt blir uranet konvertert til urandioksid UO₂. De fleste kjernekraftverk benytter denne uranforbindelsen.

De forskjellige reaktortypene krever ulik grad anrikning. Lettvannsreaktorene, som er mest utbredt, krever at uranet anrikes til ca. 3 % ²³⁵ U.

Før det kjernefysiske brenselet tas i bruk blir det omdannet til urandioksid UO₂ i pulverform. Ved hjelp av sintring blir dette presset sammen til små, harde sylindriske briketter. Disse stables sammen i rør som kalles brenselstaver.

Transport er en viktig del av kjernebrenselsyklusen. Kjernereaktorer er spredt over store deler verden, men utvinning av uran foregår i noen få områder. Behandlingen av brenselet gjøres av spesialisert industri som også er spredt på få steder. Dette krever transport av kjernefysisk materiale mellom de ulike stadier av brenselsyklusen. Transporten er ofte internasjonal og over lange avstander. Avhengig av hvor radioaktivt materiale er må særskilte tiltak iverksettes for å redusere faren for uønsket radioaktiv eksponering ved en mulig ulykke eller annen ekstrem hendelse.

Når brenselet i kjernereaktoren må fjernes og erstattes med nytt, blir det plassert på et mellomlager; på selve reaktoranlegget eller på et eget fellesanlegg for mellomlagring. Det brukte brenselet er sterkt radioaktivt, og må derfor den første tiden både skjermes fra omgivelsene og kjøles ned, oftest med vann.

Brukt brensel inneholder betydelige mengder med fissilt materiale, som ²³⁵ U og ²³⁹ Pu, fertilt materiale (²³⁸U) og andre radioaktive elementer (fisjonsprodukter). Med kjemiske metoder kan det fissile og fertile materiale trekkes ut og gjenvinnes for bruk som kjernebrensel.

I en åpen kjernebrenselsyklus blir opparbeiding forbigått, og det brukte brenselet må, etter en mellomlagring, forvares på en sikker måte som radioaktivt avfall. I en lukket syklus er det avfallet fra opparbeidingsanlegget som må forvares. Sluttforvaring av radioaktivt avfall er en stor utfordring for kjernekraftindustrien da materialet må isoleres fra biosfæren i mange år, inntil radioaktiviteten i materialet har nådd et ufarlig nivå.

• kjernebrensel