วัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์เริ่มต้นขึ้นเมื่อยูเรเนียมถูกขุดขึ้นมาจากเหมือง, ทำให้มีสมรรถนะสูง, และผลิตขึ้นเป็นเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ (1) จากนั้นจึงถูกส่งไปยังโรงไฟฟ้านิวเคลียร์. หลังจากการใช้งานในโรงไฟฟ้า, เชื้อเพลิงใช้แล้ว(อังกฤษ: spent nuclear fuel (SNF))จะถูกส่งไปยังโรงงานเพื่อนำกลับไปเข้ากระบวนการใหม่ (อังกฤษ: reprocess)(2) หรือพื้นที่เก็บขั้นสุดท้าย(อังกฤษ: final repository) (3)สำหรับการสลายตัวทางธรณีวิทยา. ในการนำกลับไปเข้ากระบวนการใหม่, 95% ของเชื้อเพลิงใช้แล้วจะสามารถถูกนำกลับมาใช้ได้อีกในโรงไฟฟ้า(4)

บทความหลัก: en:Nuclear fuel cycle

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เป็นเพียงส่วนหนึ่งของวงจรชีวิตสำหรับพลังงานนิวเคลียร์. กระบวนการเริ่มต้นด้วยการทำเหมืองแร่ (ดูการทำเหมืองแร่ยูเรเนียม). แร่ยูเรเนียมอยู่ใต้ดิน, เหมืองแร่อาจเป็นแบบเปิดหน้าหลุมหรือการกรองในแหล่งกำเนิด. ไม่ว่าในกรณีใดก็ตาม แร่ยูเรเนียมจะถูกสกัด, มักจะถูกแปลงให้เป็นรูปแบบที่มีความเสถียรและมีขนาดกะทัดรัด เช่น yellowcake จากนั้นจะถูกเคลื่อนย้ายไปยังสถานที่ทำกระบวนการ. ที่นี่ yellowcake จะถูกแปลงเป็น hexafluoride ยูเรเนียม ซึ่งจะถูกทำให้มีสมรรถนะสูงโดยใช้เทคนิคต่างๆ. ณ จุดนี้ยูเรเนียมที่มีสมรรถนะสูงจะมี U-235 ตามธรรมชาติมากกว่า 0.7% จะถูกนำมาใช้ทำแท่งเชื้อเพลิงของเครื่องปฏิกรณ์ที่มีองค์ประกอบและรูปทรงเรขาคณิตที่เหมาะสม. แท่งเชื้อเพลิงจะใช้งานได้ประมาณ 3 รอบการดำเนินงาน (ปกติรวม 6 ปีในขณะนี้)ภายในเครื่องปฏิกรณ์, โดยทั่วไปจนถึงประมาณ 3 % ของยูเรเนียมของพวกมันจะถูกฟิชชันไป, จากนั้นพวกมันจะถูกย้ายไปยังจุดรวมเชื้อเพลิงใช้แล้ว, ที่จุดนี้ไอโซโทปอายุสั้นที่เกิดจากปฏิกิริยาฟิชชันจะสามารถสลายตัวไป. หลังจากนั้นประมาณ 5 ปีที่ อยู่ในจุดรวมเชื้อเพลิงใช้แล้ว, เชื้อเพลิงที่ใช้แล้วนี้จะถูกทำให้เย็นลงโดยวิธีกัมมันตภาพรังสีเพื่อให้อุณหภูมิลดลงพอที่จะจัดการได้ และมันจะถูกย้ายไปยังถังเก็บแห้งหรือไปแปรสภาพ (อังกฤษ: reprecess).

ทรัพยากรเชื้อเพลิงธรรมดา

บทความหลัก : ตลาดยูเรเนียม และ การพัฒนาพลังงาน-พลังงานนิวเคลียร์

สัดส่วนของไอโซโทป, ยูเรเนียม-238 (สีน้ำเงิน) และยูเรเนียม-235 (สีแดง)ที่พบตามธรรมชาติ เมื่อเทียบกับเกรดที่มีสมรรถนะสูง. เครื่องปฏิกรณ์แบบ light water ต้องใช้เชื้อเพลิงที่อุดมถึง (3-4%) ในขณะที่เครื่องอื่นๆ เช่นเครื่องปฏิกรณ์ CANDU ใช้แค่ยูเรเนียมธรรมชาติ.

ยูเรเนียมเป็นองค์ประกอบที่ค่อนข้างทั่วไปในเปลือกโลก. ยูเรเนียมประมาณว่ามีอยู่ทั่วไปเช่นเดียวกันกับดีบุกหรือเจอร์เมเนียมในเปลือกของโลก และมีประมาณ 40 เท่าที่จะพบได้บ่อยกว่าแร่เงิน[95]. ยูเรเนียมเป็นส่วนประกอบของหินส่วนใหญ่, สิ่งสกปรกและของมหาสมุทร. ความจริงที่ว่ายูเรเนียมมีอยู่กระจัดกระจายอย่างมากทำให้เป็นปัญหา เพราะการทำเหมืองแร่ยูเรเนียมมีความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจก็ต่อเมื่อมันมีการรวมตัวที่เข้มข้นมาก. แต่กระนั้น ทรัพยากรยูเรเนียมของโลกที่วัดได้ในปัจจุบัน, ที่สามารถผลิตออกมาได้คุ้มค่าทางเศรษฐกิจในราคา 130 USD/กก., จะมีพอให้ใช้ได้ระหว่าง 70 ถึง 100 ปี[96][97][98].

ตามข้อมูลของ OECD ในปี 2006, มีการคาดว่าจะมีมูลค่าของยูเรเนียมที่ 85 ปีในแหล่งแร่ที่ระบุ, เมื่อยูเรเนียมนั้นถูกนำไปใช้ในเทคโนโลยีเครื่องปฏิกรณ์ในปัจจุบัน(light water), ที่มียูเรเนียมที่สามารถกู้ได้คุ้มค่าทางเศรษฐกิจเป็นเวลา 670 ปีในทรัพยากรและแหล่งแร่ฟอสเฟตธรรมดาโดยรวม, ในขณะที่ ยังมีการใช้เทคโนโลยีเครื่องปฏิกรณ์ปัจจุบัน, ทรัพยากรที่สามารถเรียกคืนได้จากระหว่าง 60-100 USD/กิโลกรัมของยูเรเนียม[99]. โออีซีดีได้ตั้งข้อสังเกตว่า:

แม้ว่าอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ได้ขยายออกไปอย่างมีนัยสำคัญ, เชื้อเพลิงจะมีเพียงพอที่จะสามารถใช้ได้นานหลายศตวรรษ. ถ้าเครื่องปฏิกรณ์แบบ bleeder ที่ก้าวหน้าอาจได้รับการออกแบบในอนาคตที่จะใช้ประโยชน์ได้อย่างมีประสิทธิภาพของยูเรเนียมและ actinides ทั้งหมดที่ถูกรีไซเคิลหรือที่หมดไป ดังนั้น ประสิทธิภาพการใช้ทรัพยากรจะได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นต่อไปอีกถึงแปดเท่า

ตัวอย่างเช่น OECD ได้กำหนดว่า ด้วยรอบเชื้อเพลิงของเครื่องปฏิกรณ์รวดเร็ว (อังกฤษ: fast reactor) ที่บริสุทธ์ ที่มีการเผาไหม้ของ, และการรีไซเคิลของ, ยูเรเนียมและ actinides ทั้งหมด, actinides ซึ่งปัจจุบันสร้างสารอันตรายมากที่สุดในกากนิวเคลียร์, จะมีมูลค่าของ ยูเรเนียมในทรัพยากรและแร่ฟอสเฟตธรรมดาโดยรวมถึง 160,000 ปี[100]. อ้างอิงจาก red book ของ OECD ในปี 2011, อันเนื่องมาจากการสำรวจที่เพิ่มขึ้น, แหล่งแร่ยูเรเนียมที่รู้จักได้เติบโตขึ้น 12.5% ตั้งแต่ปี 2008, ด้วย การเพิ่มขึ้นนี้ แปลได้ว่าจะมียูเรเนียมมากกว่าหนึ่งศตวรรษ ถ้าอัตราการใช้โลหะที่จะยังคงอยู่ในระดับของปี 2011[101][102].

ปัจจุบัน เครื่องปฏิกรณ์แบบ light water มีการใช้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ค่อนข้างไม่มีประสิทธิภาพด้วยการทำปฏิกิริยาฟิชชันกับไอโซโทปของยูเรเนียม-235 ที่หายากมากเท่านั้น. การนำกลับไปเข้ากระบวนการนิวเคลียร์ใหม่(อังกฤษ: Nuclear reprocessing)สามารถนำกากของเสียนี้กลับมาใช้ใหม่ได้, และการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น, เช่นเครื่องปฏิกรณ์ Generation III ที่กำลังก่อสร้างในปัจจุบันได้ประลบความสำเร็จในการเผาไหม้ทรัพยากรที่มีอยู่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ สูงกว่าเครื่องปฏิกรณ์ generation II รุ่นโบราณในปัจจุบัน ที่สร้างขึ้นเป็นส่วนใหญ่ของเครื่องปฏิกรณ์ทั่วโลก[103].

การ Breeding (แพร่พันธ์)

บทความหลัก : เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์, เครื่องปฏิกรณ์แบบ ฺBreeder และ พลังงานนิวเคลียร์ที่มีการเสนอให้เป็นพลังงานทดแทน

ตรงข้ามกับเครื่องปฏิกรณ์ light water ในปัจจุบันที่ใช้ยูเรเนียม-235 (0.7% ของยูเรเนียมธรรมชาติทั้งหมด), เครื่องปฏิกรณ์แบบ Fast Breeder จะใช้ยูเรเนียม-238 (99.3% ของยูเรเนียมธรรมชาติทั้งหมด). มีการประเมินว่ามียูเรเนียม-238 มูลค่าถึงห้าพันล้านปีสำหรับใช้ใน โรงไฟฟ้าเหล่านี้[104].

เทคโนโลยี Breeder มีการใช้ในหลายเครื่องปฏิกรณ์, แต่ค่าใช้จ่ายในการนำกลับไปเข้ากระบวนการใหม่ของเชื้อเพลิงอย่างปลอดภัยที่สูงสำหรับระดับของเทคโนโลยีในปี 2006, ต้องใช้ยูเรเนียมราคาสูงกว่า 200 USD/กก.ก่อนที่จะคุ้มทุนทางเศรษฐกิจ[105]. อย่างไรก็ตาม เครื่องปฏิกรณ์แบบ Breeder ยังคงถูกเรียกหาเพราะพวกมันมีศักยภาพในการเผาไหม้ actinides ทิ้งทั้งหมดของกากนิวเคลียร์ในคลังสินค้าคงคลังในปัจจุบันในขณะที่ยังคงผลิตพลังงานและสร้างปริมาณ เพิ่มเติมของเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องปฏิกรณ์อีกหลายเครื่องผ่านกระบวนการ Breeding[106][107]. ในปี 2005 มีเครื่องปฏิกรณ์แบบ Breeder อยู่สองเครื่องที่ผลิตพลังงาน: ฟีนิกซ์ในประเทศฝรั่งเศส ซึ่งได้ปิดตัวลงตั้งแต่ปี 2009 หลังจาก 36 ปีของการเดินเครื่อง และ BN-600 เครื่องปฏิกรณ์ที่สร้างขึ้นในปี 1980 ที่เมือง Beloyarsk, รัสเซีย ซึ่งยังคงใช้งานอยู่ ณ ปี 2013. กระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้ของ BN-600 คือ 600 เมกะวัตต์ - รัสเซียมีแผนจะขยายการใช้ในประเทศด้วยเครื่องปฏิกรณ์แบบ Breeder รุ่น BN-800, กำหนดให้เริ่มใช้งานในปี 2014[108], และการออกแบบทางเทคนิคของเครื่องปฏิกรณ์ Breeder ที่มีขนาดใหญ่กว่า, เครื่องปฏิกรณ์ BN-1200, กำหนดให้มีการสรุปได้ในปี 2013, กับการก่อสร้างที่กำหนดไว้สำหรับปี 2015[109]. เครื่องปฏิกรณ์ Beeder ของญี่ปุ่น, Monju, เริ่มต้นเดินเครื่องใหม่ (หลังจากปิดตัวลงในปี 1995)ในปี 2010 เป็นเวลา 3 เดือน, แต่ต้องปิดตัวลงอีกครั้งหลังจากที่มีอุปกรณ์ตกลงไปในเครื่องปฏิกรณ์ในระหว่างการตรวจสอบ, มันถูกวางแผนให้เริ่มเดินเครื่องอีกครั้งในช่วงปลายปี 2013[110]. ทั้งจีนและอินเดียกำลังสร้างเครื่องปฏิกรณ์แบบ Breeder. เครื่องปฏิกรณ์แบบ Breeder เร็วต้นแบบอินเดีย, 500 MWe, กำหนดเริ่มเดินเครื่องในปี 2014 และมีแผนจะสร้างขึ้นอีกห้าเครื่องในปี 2020[111]. เครื่องปฏิกรณ์เร็วเชิงทดลองของจืนเริ่มผลิตไฟฟ้าในปี 2011[112].

อีกทางเลือกหนึ่งของเครื่องปฏิกรณ์แบบ Breeder เร็วก็คือ เครื่องปฏิกรณ์แบบ Breeder ความร้อนที่ใช้ยูเรเนียม-233 จากทอเรียมเป็นเชื้อเพลิงฟิชชันใน thorium fuel cycle. ทอเรียมพบได้บ่อยประมาณ 3.5 เท่าของยูเรเนียมในเปลือกของโลก และมีลักษณะทางภูมิศาสตร์ที่แตกต่างกัน. สารนี้จะขยายฐานทรัพยากรที่สามารถทำปฏิกิริยาฟิชชันในทางปฏิบัติได้โดยรวมถึง 450%[113]. ในโปรแกรมพลังงานนิวเคลียร์สามขั้นตอนของอินเดียจะมีการใช้เชื้อเพลิง ทอเรียมในขั้นตอนที่สาม เนื่องจากมีทรัพยากรทอเรียมสำรองอยู่มากมายแต่มียูเรเนียมน้อย.

ของเสียที่เป็นของแข็ง

สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อนี้ ดู ขยะกัมมันตรังสี(อังกฤษ: Radioactive waste)

อ่านเพิ่มเติม: รายชื่อของเทคโนโลยีการบำบัดกากนิวเคลียร์

ของเสียที่สำคัญที่สุดจากโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์คือเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ใช้แล้ว. มันประกอบด้วยยูเรเนียมที่ไม่แปรเปลี่ยนเป็นหลัก เช่นเดียวกับปริมาณที่มีนัยสำคัญของ actinides ที่เป็น transuranic (ส่วนใหญ่เป็นพลูโตเนียมและคูเรียม). นอกจากนี้, ประมาณ 3% ของมันเป็นผลิตภัณฑ์ฟิชชันจากปฏิกิริยานิวเคลียร์. พวก actinides (ยูเรเนียม, พลูโตเนียม และ คูเรียม) มีความรับผิดชอบสำหรับกลุ่มของกัมมันตภาพรังสีในระยะยาว, ในขณะที่ ผลิตภัณฑ์ฟิชชันมีความรับผิดชอบในกลุ่มของกัมมันตภาพรังสีระยะสั้น[114].

กากกัมมันตรังสีระดับสูง

บทความหลัก: การจัดการกากกัมมันตรังสีระดับสูง

แท่งมัดชิ้นส่วนเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่กำลังถูกตรวจสอบก่อนที่จะเข้าเครื่องปฏิกรณ์หลังจากการจัดเก็บระหว่างกาลในจุดรวมเชื้อเพลิงใช้แล้ว, หลายกลุ่มของชิ้นประกอบแท่งเชื้อเพลิงใช้แล้วของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทั่วไปมักจะถูกเก็บไว้ในสถานที่บนถังจัดเก็บแห้งแปดถังตามภาพบน[115]. ที่โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ Yankee Rowe ซึ่งผลิต 44 พันล้านกิโลวัตต์ชั่วโมงของกระแสไฟฟ้าตลอดช่วงชีวิตของมัน, มันจัดเก็บเชื้อเพลิงใช้แล้วไว้ภายในถังสิบหกถัง[116]

การจัดการกากกัมมันตรังสีระดับสูงสร้างความกังวลในการจัดการและการกำจัดของสารกัมมันตรังสีระดับสูง ที่ถูกสร้างขึ้นในระหว่างการผลิตพลังงานนิวเคลียร์. ปัญหาทางเทคนิคในการบรรลุงานนี้เป็นที่น่ากลัว, เนื่องจากเป็นระยะเวลานานมากที่ของเสียกัมมันตรังสีจะยังคงร้ายแรงต่อสิ่งมีชีวิต. โดยเฉพาะความกังวลจากสองผลิตภัณฑ์ฟิชชันอายุยาว ได้แก่ เทคนีเชียม-99 (ครึ่งชีวิต 220,000 ปี) และ ไอโอดีน-129 (ครึ่งชีวิต 15,700,000 ปี)[117], ซึ่งจะมีอิทธิพลในการสร้างกัมมันตภาพรังสีจากเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ใช้แล้วไปหลายพันปี. องค์ประกอบ transuranic ที่ลำบากที่สุดในเชื้อเพลิงใช้แล้วคือ เนปทูเนียม-237 (ครึ่งชีวิตสองล้านปี) และพลูโตเนียม-239 (ครึ่งชีวิต 24,000 ปี)[118]. ผลของมันคือ กากกัมมันตรังสี ระดับสูงต้องใช้การบำบัดและการจัดการที่มีความซับซ้อนเพื่อที่จะประสบความสำเร็จในการแยกมันจากชีวมณฑล. สิ่งนี้มักจะจำเป็นในการบำบัด, ตามด้วยกลยุทธ์การจัดการในระยะยาวที่เกี่ยวข้องกับการจัดเก็บถาวรหรือการกำจัดหรือการเปลี่ยนแปลงของเสียให้อยู่ในรูปแบบที่ไม่เป็นพิษ[119].

รัฐบาลทั่วโลกกำลังพิจารณาช่วงของการจัดการของเสียและตัวเลือกในการกำจัด, ที่มักจะเกี่ยวข้องกับการจัดเก็บลึกลงไปในพื้นโลก (อังกฤษ: deep-geologic placement), แม้ว่าจะมีความคืบหน้าที่จำกัดในการดำเนินการแก้ปัญหาการจัดการของเสียในระยะยาว[120]. นี่เป็นส่วนหนึ่ง เพราะระยะเวลาเป็นปัญหาเมื่อต้องรับมือกับกากกัมมันตรังสีที่มีขนาดตั้งแต่ 10,000 ถึงหลายล้านปี[121][122], อ้างถึงการศึกษาหลายครั้งที่มีพื้นฐานมาจากผลกระทบของปริมาณรังสีโดยประมาณ[123].

อย่างไรก็ตาม การออกแบบของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่นำเสนอบางเครื่อง เช่นเครื่องปฏิกรณ์ Integral Fast Reactor และ Molten salt reactor สามารถใช้กากนิวเคลียร์จากเครื่องปฏิกรณ์ light water มาเป็นเชื้อเพลิงได้, ทำการ transmutating[124] มันให้เป็นไอโซโทปที่จะปลอดภัย หลังจากนี้หลายร้อยปี แทนที่จะเป็นนับหมื่นปี. สิ่งนี้อาจให้ทางเลือกที่น่าสนใจมากกว่าการกำจัดโดยการฝังลึกใต้ผิวโลก[125][126][127].

ความเป็นไปได้อีกทางหนึ่งก็คือ การใช้ทอเรียมในเครื่องปฏิกรณ์ที่ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับทอเรียม (แทนที่จะผสมทอเรียมด้วยยูเรเนียมและพลูโตเนียม (เช่นในเครื่องปฏิกรณ์ที่กำลังใช้งานอยู่). เชื้อเพลิงทอเรียมที่ใช้แล้วยังคงมีกัมมันตรังสีเพียงไม่กี่ร้อยปีแทนที่จะเป็นนับหมื่นปี[128].

เนื่องจาก ส่วนเล็กๆของอะตอมเรดิโอไอโซโทปที่ย่อยสลายต่อหน่วยเวลาจะแปรผกผันกับครึ่งชีวิตของมัน, กัมมันตภาพรังสีที่สัมพันธ์กันของปริมาณของกากกัมมันตรังสีของมนุษย์ที่ถูกฝังจะลดลงเมื่อเวลาผ่านไป เมื่อเทียบกับเรดิโอไอโซโทปธรรมชาติ (เช่นโซ่การสลายตัวของ 120 ล้านล้านตันของทอเรียม และ 40 ล้านล้านตันของยูเรเนียม ซึ่ง, ที่ร่องรอยสัมพันธ์ของความเข้มข้นของชิ้นส่วนต่อล้านหน่วย, จะอยู่บนเปลือกโลกที่ 3*1019 ตันมวล)[129][130][131]. ตัวอย่างเช่น ในช่วงระยะเวลาหลายพันปี, หลังจากที่เรดิโอไอโซโทปครึ่งชีวิตสั้นที่แอคทีฟที่สุดได้สลายตัว, กากนิวเคลียร์สหรัฐอเมริกาที่ฝังไว้จะเพิ่มกัมมันตภาพรังสีใน 2,000 ฟุตด้านบนของหินและดินในประเทศสหรัฐอเมริกา (10 ล้าน กิโลเมตร2) เพิ่มขึ้น ≈ 1 ใน 10 ล้านส่วนมากกว่าปริมาณสะสมของเรดิโอไอโซโทปธรรมชาติในปริมาตรดังกล่าว, ถึงแม้ว่า บริเวณใกล้เคียงของสถานที่จะมีความเข้มข้นของไอโซโทปรังสีเทียมใต้ดินสูงกว่าค่าเฉลี่ยดังกล่าว[132].

กากกัมมันตรังสีระดับต่ำ

ดูเพิ่มเติม: Low-level waste

อุตสาหกรรมนิวเคลียร์ยังผลิตกากกัมมันตรังสีระดับต่ำเป็นปริมาณมากอีกด้วยในรูปแบบของรายการปนเปื้อน เช่น เสื้อผ้า, เครื่องมือที่ใช้มือ, เรซินสำหรับเครื่องกรองน้ำ และ (เมื่อตอนรื้อถอน)วัสดุต่างๆที่สร้างเป็นตัวเครื่องปฏิกรณ์ขึ้นมา. ในสหรัฐอเมริกา, คณะกรรมการกำกับกิจการพลังงานมีความพยายามซ้ำแล้วซ้ำอีกเพื่อยอมให้วัสดุในระดับต่ำให้ได้รับการจัดการเฉกเช่นของเสียปกติ: นั่นคือฝังกลบ, กลับมาใช้ใหม่เป็นของใช้ของผู้บริโภค เป็นต้น

การเปรียบเทียบกากกัมมันตรังสีกับขยะพิษอุตสาหกรรม

ในประเทศที่มีพลังงานนิวเคลียร์, กากกัมมันตรังสีประกอบด้วยของเสียที่เป็นพิษน้อยกว่า 1% ของของเสียที่เป็นพิษในภาคอุตสาหกรรมโดยรวม, ซึ่งส่วนมากยังคงเป็นอันตรายเป็นเวลานาน[133]. โดยรวมแล้ว พลังงานนิวเคลียร์ผลิตวัสดุของเสียน้อยโดยปริมาตรกว่าโรงไฟฟ้าเชื้อเพลิงฟอสซิล[134]. โดยเฉพาะโรงไฟฟ้าที่เผาถ่านหินมีข้อสังเกตในการผลิตเถ้าที่เป็นพิษและกัมมันตภาพรังสีอย่างอ่อนจำนวนมาก เนื่องจากถ่านหินมีการสะสมทางธรรมชาติที่เกิดขึ้นในโลหะและวัสดุกัมมันตรังสีอย่างอ่อน[135]. รายงานในปี 2008 จากห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Oak Ridge สรุปได้ว่า ไฟฟ้าจากถ่านหินจริงๆแล้วจะส่งผลให้กัมมันตภาพรังสีถูกปล่อยออกมาในสภาพแวดล้อมมากกว่าการดำเนินงานของพลังงานนิวเคลียร์, และว่าค่าของยาที่มีผลกระทบต่อประชากรเทียบเท่า หรือปริมาณยาที่ให้กับประชาชนจากการแผ่รังสีจากโรงไฟฟ้าถ่านหินจะเป็น 100 เท่าของการดำเนินการของโรงงานนิวเคลียร์ในอุดมคติ[136]. อันที่จริง เถ้าถ่านหินมีกัมมันตรังสีน้อยกว่าเชื้อเพลิงใช้แล้วมากเมื่อเทียบน้ำหนักที่เท่ากัน, แต่เถ้าถ่านหินถูกผลิตในปริมาณที่มากกว่าต่อหน่วยของ พลังงานที่สร้างขึ้น, และเถ้าเหล่านี้ถูกปล่อยออกโดยตรงในสภาพแวดล้อมเป็นเถ้าลอยในอากาศ, ในขณะที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ใช้สิ่งป้องกันเพื่อปกป้องสิ่งแวดล้อมจากสารกัมมันตรังสี, เช่น ภาชนะเก็บถังแห้ง[137].

การกำจัดของเสีย

การกำจัดของเสียนิวเคลียร์มักจะกล่าวกันว่าเป็น'ส้นเท้าอุตสาหกรรมของ Achilles'[138]. ปัจจุบัน ของเสียส่วนใหญ่จะถูกเก็บไว้ที่สถานที่ตั้งของเครื่องปฏิกรณ์แต่ละแห่งและมีสถานที่กว่า 430 แห่งทั่วโลกที่วัสดุกัมมันตรังสียังคงมีการสะสมอย่างต่อเนื่อง. ผู้เชี่ยวชาญบางคนแนะนำว่าหลุมเก็บใต้ดินส่วนกลางที่มีการจัดการ, การป้องกันรักษา, และการเฝ้าดูอย่างดีจะช่วยได้อย่างมาก[138]. มี "ฉันทามติระหว่างประเทศเกี่ยวกับคำแนะนำในการจัดเก็บกากนิวเคลียร์ในหลุมเก็บลึกทางธรณีวิทยา"[139] ที่ไม่มีการเคลื่อนไหวของกากนิวเคลียร์ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชั่นธรรมชาติใน Oklo, ประเทศกาบอง, อายุ 2 พันล้านปี, ถูกอ้างว่าเป็น " แหล่งที่มาของข้อมูลที่จำเป็นในวันนี้"[140][141].

เมื่อปี 2009 ไม่มีหลุมเก็บใต้ดินที่มีวัตถุประสงค์ในเชิงพาณิชย์ในการดำเนินงานดังกล่าว[139][142][143][144]. โรงแยกของเสียต้นแบบในรัฐนิวเม็กซิโกได้รับกากนิวเคลียร์ตั้งแต่ปี 1999 จากเครื่องปฏิกรณ์ผลิตไฟฟ้า แต่ชื่อที่เรียกจะเป็น'สถานีอำนวยความสะดวกวิจัยและพัฒนา'

การนำกลับไปเข้ากระบวนการใหม่

การนำกลับไปเข้ากระบวนการใหม่อาจมีศักยภาพที่จะสามารถกู้คืนได้ถึง 95% ของยูเรเนียมและพลูโตเนียมที่เหลืออยู่ในเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้ว, ทำให้มันเป็นเชื้อเพลิงใหม่ผสมออกไซด์. ขบวนการนี้จะลดการผลิตกัมมันตภาพรังสีในระยะยาวภายในของเสียที่เหลือ, เนื่องจากผลิตภัณฑ์ที่ได้นี้เป็นผลิตภัณฑ์ฟิชชันอายุสั้นขนาดใหญ่และจะลดปริมาตรของมันลงกว่า 90%. การนำกลับไปเข้ากระบวนการใหม่ของเชื้อเพลิงจากเครื่องปฏิกรณ์พลเรือนปัจจุบันจะทำอยู่ในสหราชอาณาจักร, ฝรั่งเศส และ รัสเซีย(ในอดีต), เร็วๆนี้จะมีการปรับในประเทศจีนและอาจเป็นอินเดีย, และกำลังจะถูกดำเนินการในระดับกว้างในประเทศญี่ปุ่น. การนำกลับไปเข้ากระบวนการใหม่อย่างเต็มศักยภาพยังไม่ประสบความสำเร็จเพราะต้องใช้เครื่องปฏิกรณ์แบบ breeder, ที่ยังไม่มีใช้ในเชิงพาณิชย์. ฝรั่งเศสได้อ้างถีงการนำกลับไปเข้ากระบวนการใหม่ที่​​ประสบความสำเร็จสูงสุด แต่ในปัจจุบัน มันทำการรีไซเคิลได้เพียง 28% (โดยมวล)ของการใช้เชื้อเพลิงต่อปีเท่านั้น, 7% ภายในฝรั่งเศสและอีก 21% ในรัสเซีย[145]

การนำกลับไปเข้ากระบวนการใหม่ไม่ได้รับอนุญาตให้ดำเนินการในสหรัฐอเมริกา[146]. รัฐบาลของโอบามาไม่อนุญาตให้ทำการนำกลับไปเข้ากระบวนการใหม่ของกากนิวเคลียร์โดยอ้างความกังวลในการขยายการใช้นิวเคลียร์[147]. ในสหรัฐอเมริกา เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ใช้แล้วในขณะนี้ทั้งหมดถือว่าเป็นของเสีย[148].

ยูเรเนียมที่สลายตัวหมด

ยูเรเนียมที่มีสมรรถนะสูงจะผลิตยูเรเนียมที่สลายตัวหมด (อังกฤษ: depleted uranium (DU))ได้หลายตัน. DU ประกอบด้วย U-238 ที่มีไอโซโทปที่เกิดปฏิกิริยาฟิชชันได้ง่ายส่วนใหญ่ของ U-235 ถูกถอดออกไปแล้ว. U-238 เป็นโลหะที่แกร่งในการนำไปใช้ทางการค้าทั้งหลายตัวอย่างเช่นการผลิตอากาศยาน, การป้องกันการกระจายรังสีและเกราะ เนื่องจากว่ามันมีความหนาแน่นสูงกว่าตะกั่ว. DU ยังถูกใช้อย่างขัดแย้งกันในอาวุธต่างๆ; เช่นหัวเจาะเกราะ DU (อังกฤษ: DU penetrator) (กระสุนหรือหัวเจาะเกราะของ APFSDS)ที่สามารถ "ลับให้คมด้วยตัวเอง" เนื่องจากแนวโน้มของยูเรเนียมที่จะแตกออกตามแนวเฉือน[149][150].