核反应堆只是
核燃料循环中的一部分。整个循环从核燃料的开采开始。一般来说，铀矿不是露天开采的条带矿，就是原地开采的过滤型矿。在任意一种情况下，铀矿石都会被提取出来，并被转为稳定且紧密的形式（例如黄铀饼），然后被送到处理工厂。在这里，黄铀饼会被转化为六氟化铀，之后会被提纯。在这时，包含了0.7%以上铀-235的提纯铀会被加工成各种外形大小的燃料棒。被送到
核电站后，这些燃料棒会在反应堆中呆上大约3年，在这3年中，它们会消耗自身包含的铀的3%，在这之后，它们会被送到乏燃料水池，在这里，核裂变中产生的一些半衰期短的同位素会衰变掉。在这里呆上大约5年后，这些核燃料的放射性会降低到安全范围之内，之后就会被装进干的蕴躲容器永久蕴躲，或被送到再处理工厂进行再处理。
1、核燃料的来源
铀是一种常见的化学元素，陆地上和海洋中的每个地方都存在着铀。它就跟锡一样常见，储量比金高500倍。大部分种类的岩石和土壤都包含着铀，尽管浓度极低。现在，比较经济的铀蕴躲地的铀浓度至少为0.1%。以现在的花费速度来算，地球上可被提取的铀还可用50年。将铀的价格进步一倍对
核电站的运行本钱不会有什么影响，但可以使地球上可被提取的铀能持续使用几百年。在这种情况下，将铀的价格进步一倍会将核电站的运行本钱进步5%。但是，假如将自然气的价格进步一倍，那么自然气的供给本钱会进步60%。将煤的价格进步一倍会将煤的供给本钱进步30%。
铀的提纯会产生出很多吨贫铀 (DU)，它包含了铀-238和大多数铀-235。铀-238有几种贸易上的应用，比如说飞机制造，辐射防护，制造子弹和装甲，由于它具有比铅更高的的密度。有人担心那些过度接触铀-238的人会得辐射病，这些人包括坦克乘员和在有大量贫铀存在的地区居住的居民。
现在的轻水反应堆远远没有能充分利用核燃料，这造成了浪费。更有效的反应堆或再处理技术将会减少核废物的数目，并且能更好地利用资源。
与现在使用铀-235（占自然铀的0.7%）的轻水反应堆不同的是，快速增殖反应堆使用的是铀-238（占自然铀的99.3%）。铀-238估计可供核电站使用50亿年。增殖技术已经被应用在了几个反应堆中。至2005年12月，唯一正在向外界提供能量的增殖反应堆是位于俄罗斯别洛雅尔斯克的BN-600。（BN-600的输出功率为600兆瓦，俄罗斯还计划在别洛雅尔斯克核电站建造另一个反应堆，BN-800）还有，日本的“文殊”反应堆也在预备重新起用（它从1995年起就被封闭了），中国和印度也在计划建造增殖反应堆。
由钍转化而得的铀-233也可以用做核裂变燃料。地球上钍的储量为铀的储量的三倍，而且理论上所有这些钍都可被用来进行增殖，这使钍的潜伏市场大于铀的市场。与用铀-238来制造钚不同的是，用钍来制造铀-233不需要快速增殖反应堆，它在常规增殖反应堆中的表现已经很令人满足了。
计划中的核聚变反应堆使用的核燃料是氘，一种氢的同位素，现在的设计也会用到锂。以现在人类消耗能量的速度来看，地球上可开采的锂还可以用3000年，海洋中的锂可用6000万年，假如核聚变反应堆只消耗氘的话，它们可以工作1500亿年。相比之下，太阳只剩下了50亿年的寿命。
2、固体废物
现在的核电站产生的废物太多。一台大型核反应堆每年会产生3立方米（25-30吨）的核废物。这些核废物中主要包含没有发生裂变的铀和大量锕系元素中的超铀元素（大部分是钚和锔）。3%的核废物是裂变产物。核废物中的长半衰期成分为锕系元素（铀，钚和锔），短半衰期成分为裂变产物。
核废物具有强放射性，并且需要特别小心地控制。刚从核反应堆出来的核废物可在不到一分钟的时间内致死。但是，核废物的放射性会随着时间减少。40年后，它的放射性与刚从反应堆出来时相比，已经减少了99.9%，尽管它的放射性还是很危险。
核废物的蕴躲和处理是一个巨大的挑战。由于核废物具有放射性，它必须存放在具有辐射防护的水池中（乏燃料池），在这之后它一般会被送到干燥的地窖或防辐射的干燥容器中进行蕴躲，直到它的辐射量降低到可以进行进一步处理的程度。由于核燃料种类的不同，这个过程通常要持续几年到几十年的时间。美国大多数的核废物现在都在短期的蕴躲地点，人们正在讨论建造永久蕴躲地点。2003年，美国的核反应堆已经制造了49000吨核废物。美国犹加山的地下蕴躲室被提议成为永久的蕴躲地点。根据美国环境保护总署的计算，大约经过10000年后，核废物的放射性就会降低到安全范围之内。参看核燃料循环。
核废物的数目可以通过几种方法来减少，其中核燃料再处理效果最为明显。即使这样，剩余的核废物假如不包含锕系元素，还会持续300年保持强放射性，假如包含锕系元素，则会持续几千年保持强放射性。即使将核废物中的锕系元素全部除往，并使用快速增殖反应堆通过嬗变将一些半衰期长的非锕系元素也除往，核废物还是要在一百至几百年内与外界隔尽，所以这是个长期的题目。次临界反应堆和核聚变反应堆也可以减少核废物需要被蕴躲的时间。由于科技在飞速地发展，处理核废物的最好方法是否为地下填埋已经出现了争议。现在的核废物在将来可能就是一种有用的资源。
核产业上使用的受污染的工作服，工具，净水树脂和一些正要封闭的核电站本身也都在产生一些低放射性的废物。在美国，美
国核治理委员会已经几次尝试着答应低放射性废物被当作普通废物一样处理，比如进行填埋，回收等等。很多低放射性废物的辐射量非常小，它们只由于自己的使用历史而被当作了放射性废物。举例来说，根据美国核治理委员会的标准，咖啡也可以被视作低放射性废物。
在应用了
核能的国家中，整个产业产生的有毒废物中只有不到1%是放射性废物，但是它们是极其有害的，除非经过衰变后，它们的辐射量变得更低，或者更理想的是，辐射完全消失。总体来说，核能产业产生的废物比化石燃料产业产生的废物要少很多。燃烧煤的工厂产生的有毒和放射性的废物尤其多，由于煤中的有害的和放射性的物质在这里被集中起来了。
3、再处理
再处理可以回收用过的核燃料中95%的铀和钚，并将它们转化为新的混合氧化物燃料。这也同时减少了核废物的长期放射性，由于经过再处理后，剩余核废物中主要就是半衰期短的裂变产物，并且它的体积也减少了90%。民用核燃料产生的废物的回收已经在英国，法国和（以前）俄罗斯大规模应用，中国也即将应用这项技术，印度也可能应用，日本应用此项技术的规模也在扩展中。伊朗已经公布成功进行了核废物的再处理，这就完善了它的核燃料循环，但是同时也招致了美国和国际原子能机构的批评。与其它国家不同的是，美国在一段时间前是禁止核废物再处理的；尽管这个政策已经被废除，但是现在美国大部分使用后的核燃料都仍然在被当作废物处理。
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发表于 2012-1-1 17:29:47