Το χρησιμοποιημένο πυρηνικό καύσιμο είναι ραδιενεργό υλικό που έχει χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο σε πυρηνικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής. Μόλις χρησιμοποιηθεί αυτό το υλικό για σημαντικό χρονικό διάστημα, χάνει την απόδοσή του ως καύσιμο και πρέπει να αντικατασταθεί. Δυστυχώς, σε αυτό το σημείο είναι ραδιενεργά απόβλητα, τα οποία μπορεί να είναι θανατηφόρα για τον άνθρωπο και άλλα πλάσματα για χιλιάδες χρόνια. Οι μέθοδοι απόρριψης αναλωμένου πυρηνικού καυσίμου ήταν συχνά αμφιλεγόμενες. Ορισμένοι επιστήμονες έχουν προτείνει την επανεπεξεργασία των αποβλήτων σε χρήσιμο καύσιμο ως εναλλακτική λύση σε άλλες μεθόδους διάθεσης.
Οι πυρηνικοί σταθμοί παράγουν ηλεκτρική ενέργεια μέσω ελεγχόμενων πυρηνικών αντιδράσεων. Αυτό περιλαμβάνει την επεξεργασία υλικών υψηλής ραδιενέργειας όπως το ουράνιο και το πλουτώνιο. Ο χρόνος που αυτό το καύσιμο παραμένει χρήσιμο ποικίλλει, ανάλογα με την ηλικία του αντιδραστήρα και το επίπεδο τεχνολογίας του. Από το 2011, οι περισσότερες σύγχρονες εγκαταστάσεις πυρηνικής ενέργειας μπορούν να χρησιμοποιούν καύσιμα για τρία έως έξι χρόνια πριν το υλικό υποβαθμιστεί σε σημείο που δεν είναι πλέον χρήσιμο. Μετά από αυτό το σημείο, το υλικό θεωρείται αναλωμένο πυρηνικό καύσιμο.
Σύμφωνα με το Υπουργείο Ενέργειας των Ηνωμένων Πολιτειών, οι πυρηνικοί σταθμοί των ΗΠΑ δημιουργούν περίπου 2,000 μετρικούς τόνους αναλωμένου πυρηνικού καυσίμου ετησίως. Το πρόβλημα είναι τότε πώς να το απορρίψετε. Οι περισσότερες πυρηνικές εγκαταστάσεις τοποθετούν το καύσιμο σε κοντινές μονωμένες δεξαμενές που ονομάζονται δεξαμενές αναλωμένου καυσίμου. Το ειδικά επεξεργασμένο νερό σε αυτές τις δεξαμενές ψύχει το υλικό και απορροφά το μεγαλύτερο μέρος της ακτινοβολίας που εκπέμπεται από το καύσιμο. Το υλικό συχνά αποθηκεύεται για 10 έως 20 χρόνια σε αυτές τις πισίνες.
Μετά από δεκαετίες χρήσης, ωστόσο, πολλές από αυτές τις δεξαμενές είναι σχεδόν γεμάτες με χρησιμοποιημένο πυρηνικό καύσιμο. Η Ρυθμιστική Επιτροπή Πυρηνικών των ΗΠΑ εκτιμά ότι πολλά από αυτά θα είναι άχρηστα μετά το 2015. Η νομοθεσία των ΗΠΑ απαιτεί από την κυβέρνηση να βρει μόνιμη αποθήκευση για τα επικίνδυνα πυρηνικά απόβλητα, αλλά οι περιβαλλοντικές ανησυχίες έχουν εμποδίσει την κατασκευή οποιασδήποτε τέτοιας τοποθεσίας αποθήκευσης. Εν τω μεταξύ, το αναλωμένο καύσιμο τοποθετείται σε τσιμεντένια βαρέλια, αλλά αυτή η μέθοδος είναι επίσης αμφιλεγόμενη για περιβαλλοντικούς λόγους και λόγους ασφαλείας. Άλλα κράτη με πυρηνικούς αντιδραστήρες αντιμετωπίζουν παρόμοια προβλήματα.
Μια λύση που χρησιμοποιείται ήδη από χώρες όπως η Γαλλία και η Ρωσία είναι η επανεπεξεργασία του αναλωμένου πυρηνικού καυσίμου. Καθώς το αναλωμένο καύσιμο παραμένει ραδιενεργό, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για περαιτέρω παραγωγή ενέργειας μετά την επανεπεξεργασία. λιγότερα ραδιενεργά απόβλητα προκύπτουν από το επαναχρησιμοποιούμενο καύσιμο, αν και η ίδια η διαδικασία είναι δαπανηρή. Αυτά τα ζητήματα απέκτησαν νέα σημασία μετά τον σεισμό του 2011 στην Ιαπωνία και την πυρηνική κρίση που έκαναν πολλούς να επανεξετάσουν την πολιτική για την πυρηνική ενέργεια. Υπάρχουν επίσης ανησυχίες ότι ορισμένες χώρες θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν αναλωμένα πυρηνικά καύσιμα για να δημιουργήσουν πυρηνικά όπλα. Η πυρηνική ενέργεια και τα ραδιενεργά απόβλητα ήταν πάντα αμφιλεγόμενα ζητήματα και η συζήτηση φαίνεται πιθανό να συνεχιστεί στο μέλλον.