Polttoainekierto
Ydinvoimaloiden polttoaineena käytettävä uraani on peräisin kallioperästä. Polttoaineketjun alkupäässä uraanimalmi jalostetaan ydinpolttoainenipuiksi.
Malmi rikastetaan kemiallisesti ja rikaste puhdistetaan. Kevytvesireaktorille tarkoitetussa polttoaineessa täytyy halkeavan uraani-isotoopin (U-235) pitoisuutta lisätä 3-4-prosenttiseksi. Tämä tapahtuu erityisessä väkevöintilaitoksessa. Polttoainetehtaalla uraanidioksidijauhe (UO2-jauhe) puristetaan sylinterimäisiksi napeiksi, jotka sijoitetaan sormenvahvuisten zirkoniumsauvojen sisään. Näistä kootaan noin sata sauvaa käsittäviä polttoainenippuja.
Ydinvoimalaitoksen reaktorissa osa polttoaineen uraaniatomeista halkeaa ja vapauttaa energiaa. Samalla muodostuu radioaktiivisia halkeamistuotteita. Osa uraaniatomeista kaappaa neutroneja siten, että syntyy uraania raskaampia radioaktiivisia aineita, kuten plutoniumia. Polttoainenippuja pidetään ydinreaktorissa kolmesta viiteen vuotta.
Ydinpolttoainetta ja sen raaka-aineita voitaisiin käyttää myös ydinaseiden valmistukseen. Sen vuoksi ne ovat tarkan kansallisen ja kansainvälisen ydinmateriaalivalvonnan kohteina. Valvonta koskee myös käytettyä polttoainetta, sillä myös sitä voitaisiin käyttää ydinaseen tai saastepommin valmistukseen.
Radioaktiivisia jätteitä syntyy jo polttoainekierron varhaisissa vaiheissa. Niitä syntyy polttoaineen valmistuksen seurauksena, erityisesti uraanin louhinnassa ja rikastuksessa. Polttoaineen väkevöinnin sivutuotteena taas syntyy köyhdytettyä uraania. Lisää radioaktiivisia ydinjätteitä syntyy ydinreaktoreissa.
Käytetystä polttoaineesta voidaan huolehtia lähinnä kahdella vaihtoehtoisella tavalla: kertakäytöllä tai kierrätyksellä. Kertakäyttö eli avoin polttoainekierto tarkoittaa sitä, että käytetty polttoaine loppusijoitetaan sellaisenaan kestäviin kapseleihin suljettuna. Kierrätys eli suljettu polttoainekierto tarkoittaa käytetyn polttoaineen kemiallista prosessointia eli jälleenkäsittelyä. Jälleenkäsittelyssä jätteestä erotetaan uraani ja plutonium, sillä nämä voidaan käyttää hyväksi uuden ydinpolttoaineen valmistuksessa. Jäljelle jäänyt runsasaktiivinen jäte kiinteytetään lasiin ja loppusijoitetaan.
Kuvissa esitetyt polttoainemäärät vastaavat Suomen ydinvoimalaitoksissa yhdessä vuodessa käytettävän polttoaineen kokonaismäärää.
