Man kan ta hand om högaktivt avfall på närmast två alternativa sätt: det använda bränslet kan återvinnas efter driften eller det används endast en gång. Vardera alternativet ger upphov till högaktivt avfall, som måste placeras på någon säker plats och hållas isolerat från naturen.
Olika alternativ för hantering av använt kärnbränsle.
Återanvändning innebär kemisk processering av det använda bränslet, vilket kallas upparbetning. Vid upparbetningen avskiljs uran och plutonium ur avfallet, eftersom dessa ämnen kan användas på nytt vid framställning av kärnbränsle. Upparbetningen löser inte avfallsproblemet, eftersom den ger upphov till nytt avfall i flytande form, som i sin tur måste tas om hand. Detta flytande avfall solidifieras i glas som sedan kan placeras i slutförvar. Det finns stora upparbetningsanläggningar i Frankrike, Storbritannien och Ryssland.
En bevakad långtidslagring är en möjlighet. Detta alternativ innebär att avfallet förvaras under obestämt lång tid i lager ovan jord eller i varje fall nära markytan. Alternativet kan motiveras med att den tekniska utvecklingen kan leda till nya metoder, som är bättre än de nu kända när det gäller att ta hand om avfallet.
Man kan dock motsätta sig denna metod med motiveringen att vi inte kan veta hur samhället i framtiden utvecklas. En långtidslagring kräver fortlöpande bevakning och skötsel. Om samhället blir instabilt under kommande årtionden eller århundraden, kan även kärnsäkerheten hotas ifall man inte längre förmår eller vill ta hand om kärnavfallet.
Slutförvaring av det använda bränslet i utrymmen djupt nere i berggrunden är ett alternativ. I Sverige utarbetades den första detaljerade planen i denna riktning för över 20 år sedan. I dag har de flesta kärnenergiländer ett program som gäller placering av högaktivt avfall i berggrunden.
De olika ländernas planer avviker från varandra i någon mån. Man undersöker granit-, salt-, ler-, sediment- och andra bergformationer.
Bränslepatronerna skall antingen slutförvaras som sådana i kopparkapslar (direkt slutförvar) eller också skall det högaktiva avfall som uppstått vid upparbetningen av dem solidifieras i glas och slutförvaras i denna form.
Många länder planerar att ta i bruk sina slutförvar någon gång mellan år 2017 och år 2030. I många länder har slutförvarsplanerna framskjutits, främst för att de inte fått allmänhetens understöd.
Den geologiska slutdeponeringen av högaktivt kärnavfall kan eventuellt även göras i djupa borrhål eller i havssediment under havets botten. Denna metod att oskadligggöra avfallet avviker från planerna på att spränga tunnlar i berget för avfallet genom att det i praktiken blir fråga om en lösning där avfallet inte längre kan tas tillbaka. Vid behov kan man nämligen återvinna avfall som finns i slutförvar i berget, även om kostnaderna blir höga. För avfall som finns under havets botten är detta inte längre möjligt.
Berggrund eller havssediment på flera kilometers djup kan antas isolera de radioaktiva ämnena mycket effektivt men det kan bli svårt att kontrollera att detta faktiskt stämmer. Man kan inte vara helt säker på att avfallsbehållarna är tillräckligt hållbara, och det finns inte heller i övrigt särskilt detaljerade uppgifter om förhållandena på stora djup. Det är uppenbarligen också mycket svårt att få en deponering av avfallet i havssediment godkänd av internationella organisationer.
Transmutation har föreslagits som ett alternativ. Det innebär att mycket långlivade ämnen avskiljs ur avfallet och deras nuklider förändras. Vid transmutation omvandlas det radioaktiva targetämnet till antingen ett stabilt ämne, till ett annat radioaktivt ämne med kort halveringstid eller till ett fissilt det vill säga klyvbart ämne. Transmutationen kunde användas för att oskadliggöra sådana beståndsdelar i det använda bränslet som har långa halveringstider, till och med flera miljoner år. Sådana ämnen är till exempel jod 129, teknetium 99, cesium 135 och selen 79 samt många ämnen som är tyngre än uran.
Transmutationsforskningen fortsätter, men det blir svårt att tillämpa den inom kärnavfallshanteringen. I varje händelse erbjuder transmutationen bara en dellösning, eftersom det ändå blir över kärnavfall som måste slutförvaras någonstans.
