核燃料与乏燃料

核燃料可在核反应堆中通过核裂变或核聚变产生实用核能的材料。重核的裂变和轻核的聚变是获得实用铀棒核能的两种主要方式。铀－235、铀－233和钚－239是能发生核裂变的核燃料，又称裂变核燃料。其中，铀－235存在于自然界，而铀－233、钚－239则是钍－232和铀－238吸收中子后分别形成的人工核素。广义上说，钍－232和铀－238也是核燃料。氘和氚是能发生核聚变的核燃料，又称聚变核燃料。氘存在于自然界，氚是锂－6吸收中子后形成的人工核素。核燃料在核反应堆中“燃烧”时产生的能量远大于传统燃料，1千克铀－235完全裂变时产生的能量约相当于2　500吨煤燃烧释放出的能量。

乏燃料是指核燃料在堆内经中子轰击发生核反应后的剩余物质。乏，有疲乏之意，意思是燃料棒的大部分能量已经被使用掉了，但是还有剩余能量可以使用。核燃料在堆内经中子轰击发生核反应，经一定时间从堆内卸出。它含有大量未用完的可增殖材料铀－238或钍－232，未烧完的和新生成的易裂变材料钚－239、铀－235或铀－233，以及核燃料在辐照过程中产生的镎、镅、锔等超铀元素，另外还有裂变元素锶－90、铯－137、锝－99等。经过冷却后把有用核素提取出来或把乏燃料直接储存。

核燃料与乏燃料两者之间的关系，以最常见的压水堆核电站为例，核燃料采用的铀是低浓缩铀，其中含裂变材料铀－235的含量为3%（称为富集度，天然铀的铀－235富集度为0.714%）。核燃料的形式为由铀混合物粉末烧结成的二氧化铀陶瓷芯块。陶瓷芯块为直径1厘米、高度1厘米的圆柱体。几百个芯块叠在一起装入直径1厘米、长度约4米、厚度为1毫米左右的细长锆合金材料套管内，因为核裂变反应就像是在燃烧原子。核燃料一经在核电厂使用发电后，即成为“乏燃料”并等待进一步处理，或者送往后处理设施从废物中回收其中所含的铀和钚，或者存放在中间储存设施或放入“最终处置库”进行最终解决。