Brennstoffkreislauf mit Versorgung, Entsorgung und Wiederaufarbeitung

Unter dem Begriff Brennstoffkreislauf (Brennstoffzyklus) werden in der Kerntechnik zusammenfassend alle Arbeitsschritte und Prozesse bezeichnet, die der Versorgung und Entsorgung radioaktiver Stoffe dienen, die zur zivilen Anwendung gehören. Atomkraftgegner kritisieren den Begriff Kreislauf, da er fälschlich einen geschlossenen Kreislauf suggeriert (und damit ein Perpetuum mobile). Richtig ist vielmehr, dass auch bei Einsatz von Wiederaufarbeitung die Zufuhr frischen Urans nötig ist und dass stets radioaktive Abfälle entstehen. Daher verwendet man auch den Begriff Brennstoffkette als Alternative.^[1]

Der Betrieb von Kernkraftwerken erfordert eine Infrastruktur, die insbesondere die Versorgung mit Kernbrennstoff (siehe Brennelementefabrik) sowie die Lagerung der radioaktiven Abfälle umfasst.^[2] Um eine Versorgung zu gewährleisten, muss unter anderem für den Abbau von Uranerzen, die Gewinnung des Urans aus den Erzen, die Anreicherung von Uran-235 und die Herstellung von Brennelementen gesorgt werden. Die Abfallbehandlung umfasst den Abtransport abgebrannter Brennelemente aus Kernkraftwerken, ggf. die Abtrennung von wiederverwertbaren Spaltstoffen von den radioaktiven Abfällen durch Wiederaufarbeitung, die Verpackung der radioaktiven Abfälle und deren Endlagerung.

Insgesamt gehören folgende Verarbeitungsschritte zum Brennstoffzyklus:

• Erzabbau, Mahlen des Gesteins, Extraktion des Urans und Umwandlung in Yellow Cake (siehe Uranabbau)
• Konversion des Yellow Cakes in Uranhexafluorid
• Anreicherung von Uran-235 mittels Gasdiffusion, Ultrazentrifugen oder anderer Verfahren
• Konversion zu Urandioxid, Produktion von Urantabletten und Brennstäben
• Einsatz der Brennelemente im Reaktor
• Zwischenlagerung abgebrannter Brennelemente
• Wiederaufarbeitung abgebrannter Brennelemente und Endlagerung verglasten hochradioaktiven Abfalls
• Endlagerung abgebrannter Brennelemente

Laut Atomgesetz sind Transporte abgebrannter Brennelemente aus deutschen Kernkraftwerken zu Wiederaufarbeitungsanlagen seit dem 1. Juli 2005 nicht mehr zulässig.^[3] Seit diesem Zeitpunkt ist also als Entsorgungsweg für abgebrannte Brennelemente in Deutschland ausschließlich die direkte Endlagerung ohne Wiederaufarbeitung möglich.