Jaderná fyzika a energetika

Země, které provozující jaderné reaktory, jsou zodpovědné za použité palivo z těchto reaktorů - za jeho ošetření, skladování, případně uložení a likvidaci. Pokud jej nenechají přepracovat na čerstvé palivo a prohlásí jej za odpad, musejí zajistit geologické kapacity pro vysoce radioaktivní odpad. Mezinárodně uznávaným přístupem je zajistit hlubinné úložiště (HÚ). Kanada, Finsko, Francie, Švédsko a Švýcarsko mají programy pro hlubinná úložiště pro použité palivo z energetických reaktorů nejpokročilejší. (Pro vysokoaktivní odpady z vojenského programu USA již mnoho let funguje hlubinné úložiště WIPP v Novém Mexiku. Česká republika je na počátku - teprve vybírá místo pro HÚ.)

První fáze zkušebního provozu v úložišti použitého jaderného paliva Onkalo byla úspěšně dokončena umístěním zkušebních kontejnerů, oznámila finská společnost Posiva zabývající se nakládáním s odpady. V úložišti se použité palivo uloží do skalního podloží v hloubce cca 430 metrů. Úložní systém se skládá z utěsněného železo-měděného kanystru, bentonitového nárazníku obklopujícího kanystr, tunelového zásypového materiálu z bobtnajícího jílu, těsnicích konstrukčních prvků tunelů a samotné horniny.

Tento sodíkem chlazený rychlý reaktor, 4. blok Bělojarské jaderné elektrárny, zaznamenal rok trvající spolehlivý a bezpečný provoz s téměř plnou vsázkou směsného oxidového uran-plutoniového paliva MOX. Bylo to poprvé na světě, kdy byl rychlý reaktor v provozu na téměř plném výkonu s palivem MOX, což prokazuje připravenost uzavřeného jaderného palivového cyklu v průmyslovém měřítku. Na rozdíl od palivových článků s obohaceným uranem, které se používají v současných lehkovodních reaktorech, obsahují palivové pelety MOX oxid plutonia, který je získán přepracováním použitého paliva z lehkovodních reaktorů typu VVER, a ochuzený oxid uranu, odpad po obohacování uranu.

Co kdyby vysokoaktivní jaderný odpad produkovaný jadernými elektrárnami mohl podnítit oběhové  hospodářství v energetickém sektoru? Ano, mohly by ho zajistit rychlé reaktory pracující v uzavřeném palivovém cyklu. Rychlé reaktory využívají k udržení řetězové štěpné reakce neutrony, které nejsou zpomalovány moderátorem (např. vodou v nejpoužívanějších reaktorech současnosti – tlakovodních a varných). Při provozu v plně uzavřeném palivovém cyklu, ve kterém se jaderné palivo recykluje a znovu používá, by mohly rychlé reaktory získat 60 až 70krát více energie ze stejného množství přírodního uranu než současné klasické reaktory, a tím výrazně snížit množství vysokoaktivního odpadu.

Reaktor Natrium1 bude první pokročilý reaktorový projekt v severoatlantickém prostoru, který přešel z fáze návrhu do fáze výstavby. Společnosti TerraPower, z části financovaná společností Microsoft, a GE Hitachi Nuclear Energy (GEH) společně poprvé zveřejnily tento koncept v září 2020. Natrium1 je rychlý sodíkem chlazený reaktor o výkonu 345 MW_e kombinovaný se zásobníkem tepla. Společnost TerraPower založil Bill Gates, který fandí jaderným technologiím.

Společnost Steady Energy byla v roce 2023 vyčleněna z finského státního technického výzkumného střediska VTT a vyvíjí malý modulární reaktor LDR-50 s tepelným výkonem 50 MW, který je navržen pro provoz při teplotě kolem 150 °C. Na rozdíl od téměř všech ostatních malých modulárních reaktorů, které se vyvíjejí po celém světě, není navržen tak, aby vyráběl elektřinu, nebo elektřinu a teplo. Místo toho je navržen tak, aby produkoval pouze teplo.