Ydinpolttoainekierto

Ydinpolttainekierto alkaa uraanikaivoksesta, josta uraani toimitetaan väkevöitäväksi (1). Rikastetusta uraanioksidista valmistetaan polttoainetta, joka toimitetaan voimalaitokselle. Voimalaitokselta käytetty polttoaine toimitetaan jälleenkäsittelyyn (2) tai loppusijoitettavaksi (3). Jälleenkäsittelylaitoksella 95 % polttoaineesta pystytään kierrättämään ja toimittamaan jälleen käytettäväksi voimalaitoksella (4).
Fysikaalisia perusteita
Aurinko · Auringon säteily

Fotosynteesi · Kasvi · Biomassa
 Humifikaatio · Fossiloituminen
Palaminen
Fossiiliset polttoaineet
Kivihiili · Maakaasu ·
 Maaöljy:
(Bensiini · Diesel · Polttoöljy) 
· Turve
Biopolttoaineet
Bioetanoli · Biodiesel · Biokaasu · Puupelletti · Puupolttoaine · Puukaasu
Muita käsitteitä
Energiakasvi · Epätavanomainen öljy · Ydinpolttoaine
Ydinpolttoainekierto tarkoittaa ydinpolttoaineen raaka-aineiden hankinnan, valmistuksen, kuljetusten, käytön, kierrätyksen ja jätehuollon muodostamaa kokonaisuutta, joka on tarpeen ydinreaktoreiden käyttämiseksi ja ydinenergian tuottamiseksi. Vuonna 2007 Suomi toi ydinpolttoainetta Ruotsista 20 tonnia uraania ja Venäjältä 13 tonnia uraania, mikä tilavuudeltaan vastaa kolmea kuutiometriä ja riitti tuottamaan 28 % sähköstä Suomessa.
Erilaisia ydinpolttoainekiertoja on olemassa, riippuen siitä minkä tyyppisestä reaktorista on kyse. Nykyään selvästi yleisin käytössä oleva reaktori on tyypiltään ns. kevytvesireaktori (Light Water Reactor – LWR), joka käyttää ns. uraani-ydinpolttoainekiertoa (katso myös Torium-ydinpolttoainekierto ja sulasuolareaktori). Luonnonuraani on raskas, puhtaassa muodossaan lievästi radioaktiivinen metalli, jota esiintyy luonnossa varsin paljon; luonnonuraani on suurin piirtein yhtä yleistä kuin tina ja noin 500 kertaa kultaa yleisempää. Kuitenkin kevytvesireaktorissa ydinenergian tuottamiseen vaadittavaa 235U:a on luonnonuraanista vain 0,7 %, minkä vuoksi tarvitaan polttoaineen rikastamista. Loput, eli noin 99,3 % 238U:a, ei suoraan sovellu energiantuottoon kevytvesireaktorissa, joskin osa siitä muuttuu reaktorin käydessä plutoniumiksi, joka voi osallistua energiaa tuottavaan ketjureaktioon.
Ydinpolttoaineelle on tyypillistä, että hyvin pienet polttoainemäärät luovuttavat suuria määriä energiaa. Siksi ydinpolttoaineen tuotannon mittakaava ja sen vaikutukset samoin kuin loppusijoitettavien aineiden määrät ovat pieniä suhteessa tuotettuun energiaan. Ydinpolttoaineen käyttö ei synnytä useimmille muille polttoaineille tyypillisiä päästöjä, kuten rikki-, typpi- ja hiilidioksidipäästöjä. Käytetty polttoaine voidaan joko jälleenkäsittelyllä palauttaa polttoainekiertoon 95 %:sesti (vaikkakin suurin osa jälleenkäsitellystä polttoaineesta on 238U:aa, joka ei siis osallistu fissioenergiantuottoon kevytvesirektorissa) tai loppusijoittaa. Suomessa käytettyä ydinpolttoainetta ei jälleenkäsitellä, vaan se on tarkoitus loppusijoitettaa kokonaan kallioon.
Käyttämätön ydinpolttoaine uraanidioksidi UO2 on vain lievästi radioaktiivista. Sen 235U-isotooppirikastusastejakauma on yleensä noin 3–5 % eli noin 95–97 % 238UO2 ja noin 3–5 % 235UO2. Käytetty ydinpolttoaine sen sijaan säteilee hyvin voimakkaasti, joten säteilysuojelutoimet ovat sen varastoinnissa ja kuljetuksessa tarpeen. Käytetystä ydinpolttoaineesta radioaktiivisen tekee 235U hajoamisen (fission) seurauksena syntyvät voimakkaasti radioaktiiviset fissiotuotteet ja reaktorissa neutronikaappauksella aktivoituneet aineet.