Combustible y enriquecimiento

El uranio que se extrae de la mina tiene un 0,7 % de uranio-235, el isótopo que fisiona con neutrones lentos, y un 99,3 % de uranio-238. Los reactores de agua pesada como los CANDU y Atucha pueden funcionar con ese uranio natural porque el agua pesada casi no absorbe neutrones. Los de agua liviana, PWR y BWR, necesitan concentrar el U-235 al 3 a 5 %: eso es enriquecer.

El enriquecimiento se hace en centrífugas que separan el hexafluoruro de uranio por la pequeña diferencia de masa entre isótopos. Después el uranio se convierte en dióxido de uranio cerámico y se prensa en pastillas de un centímetro, que se apilan dentro de vainas de zircaloy de cuatro metros. Cientos de vainas forman un elemento combustible, y entre 150 y 200 elementos forman el núcleo de un PWR grande.

Un elemento combustible pasa entre tres y seis años en el núcleo. Al salir, el 95 % sigue siendo uranio, hay un 1 % de plutonio y un 4 % de productos de fisión, que son los que lo hacen intensamente radiactivo. Los reactores rápidos y varios SMR usan HALEU, uranio enriquecido entre el 5 y el 20 %, o combustible de óxidos mixtos con plutonio.