Хранение радиоактивных отходов

    Извлеченное из реакторов отработавшее ядерное топливо размещается на временное хранение, где тепловыделяющие сборки (ТВС) выдерживаются под водой (мокрое хранение) не менее трех-пяти лет. Без мокрого хранения ТВС быстро расплавятся. Затем сборки, уже заметно менее радиотоксичные и с пониженным тепловыделением, помещают в сухое хранилище, где они охлаждаются воздухом или инертным газом. Проектный срок эксплуатации сухого хранилища — от 30 до 100 лет.  Заметное снижение радиотоксичности и тепловыделения ОЯТ после периода сухого хранения значительно облегчает обращение с ним. Однако, сухое хранение также является временным. После него топливо необходимо будет извлечь и направить на переработку или окончательное захоронение.
    Радиотоксичность непереработанного ОЯТ тепловых реакторов снижается до уровня радиотоксичности урановой руды примерно через 100 000 лет. Из-за отказа переработки, объем отходов приблизительно в 10 раз больше, чем случае если переработка осуществляется. Причем в их отходах содержится уран и плутоний. Непереработанное топливо сохраняет радиоактивность дольше и из-за наличия в нем плутония требует более тщательной охраны. При переработке из отработанного топлива выделяется уран и плутоний, что существенно уменьшает его объем и радиотоксичность.
Кроме того, извлеченные при переработке цезий и стронций могут храниться отдельной фракцией, срок выдержки при этом перед захоронением оставшихся отходов значительно снизится. При контролируемом доступе к хранилищу из него в любой момент могут быть извлечены стронций, цезий, технеций, редкоземельные и ряд других элементы для их использования в народном хозяйстве.

    Долгоживущие радиоактивные отходы тепловых станций, включающие отработанное ядерное горючее должны быть упакованы и изолированы от людей на тысячи лет. Репозитории этих отходов должны располагаться глубоко, в сотнях метров под землей, в соответствующих геологических формациях, где окружающие среды (скала, глина или соль) служат естественным барьером радиоактивным загрязнениям тысячелетиями.
    Способность естественных геологических барьеров изолировать радиоактивные загрязнения было продемонстрировано естественным ядерным реактором Окло (Габон). В течение долгого времени около 5.4 т. продуктов деления, 1.5 т плутония вместе с с другими трансурановыми элементами возникло в урановой руде. Плутоний и другие трансураны оставались на месте в течение 2 миллиардов лет. Это особенно удивительно, так как грунтовые воды имели доступ к образовавшимся продуктам, а они не были в инертной форме, например остеклованы.
    Однако, пример Окло едва ли может успокоить. В мире накоплено (2017 г.) более 310 тыс.тонн ОЯТ. Для захоронения такого количества ОЯТ необходим могильник с объёмом выработки не менее
41,8 млн м³ (более 440 км. туннелей, диаметр 5,5 м.). Ежегодно образуется около 10,5 тыс.т ОЯТ. Ясно, что одним могильником здесь не обойтись.
    Проект по созданию центрального хранилища ОЯТ и других высокорадиоактивных отходов США под горой Юкка в пустыне Невада в 80 милях от Лас-Вегаса был запущен в середине 1980-х годов. Геология  Юкка-Маунтин считалась одной из самых изученных в мире. В геологические исследования Юкка-Маунтин Соединенные Штаты вложили свыше 10  млрд. Долл. Работы по созданию хранилища проводились с переменным успехом - проект то закрывался, то снова открывался. Критики проекта, частности, указывали, что различные природные силы, такие как эрозия и землетрясения, которые никто не может предсказать, могут сделать участок Юкка-Маунтинг неустойчивым и, следовательно, непригодным для долговременного хранения ОЯТ.
    Можно прогнозировать состояние могильника и интенсивность выхода нуклидов из него на несколько сот лет (хотя и в этом случае возникают вопросы), и его защиту в течение такого времени можно обеспечить инженерными средствами. Однако, технологии долговременной надежной изоляции от биосферы радиоактивных отходов, образующихся в ядерном топливном цикле, в первую очередь это касается высокоактивных долгоживущих отходов отсутствуют.
    Использование только тепловых реакторов даже с применением переработки хотя и снижают объемы отходов и их радиотоксичность кардинально проблему не решают. Если в первые несколько сотен лет основной вклад в радиотоксичность вносят продукты распада, то затем она будет определяться в основном  минорными актинидами и четными изотопами плутония. Решение проблемы заключается в использовании быстрых реакторов.
   Первых в мире электрогенерирующим быстрым реактором был Experimental Breeder Reactor I (EBR-I), запущеный в 1951 г. Он произвел электричество достаточное для четырех 200-ваттных лампочек. Однако, на быстрые реакторы, впрочем как и на переработку ОЯТ не обращалось должного внимания. Причины здесь следует искать скорее всего в экономике. Однако все обостряющаяся проблема с отходами вынуждает вплотную заняться быстрыми реакторами. С помощью быстрых реакторов, работающих в замкнутом цикле можно сжигать основную массу актинидов (U, Pu, Am, Np, Cm) и трансмутировать долгоживущие продукты деления (Tc, I). (Наиболее эффективно это можно делать в подкритичных реакторах, управляемых ускорителями. Там же можно совершать трансмутацию изотопов с большими периодами полураспада).
    С помощью технологии новых АЭС можно решить проблему сохранения природного радиационного баланса, т.е. добиться того, что через определенный исторически не слишком большой период времени суммарная радиотоксичность  направляемых на захоронение отходов не будет превышать суммарной радиотоксичности урановой руды.