Anwendung chemischer Verfahren, um aus dem Kernbrennstoff nach seiner Nutzung im Reaktor (abgebrannter Kernbrennstoff) die Wertstoffe - das noch vorhandene Uran und den neu entstandenen Spaltstoff Plutonium - von den Spaltprodukten, den radioaktiven Abfällen, zu trennen. Großtechnisch mehrjährig erprobt ist zur Wiederaufarbeitung das PUREX-Verfahren. Ein abgebranntes Brennelement hat - wenn man vom Strukturmaterial absieht - folgende Zusammensetzung: ca. 96% Uran, 3% Spaltprodukte (Abfall), 1% Plutonium und geringe Anteile von Transuran-Elementen. Das zurückgewonnene Uran und das Plutonium können nach entsprechender chemischer Bearbeitung wieder als Brennstoff in einem Kernkraftwerk eingesetzt werden. Die in einer Wiederaufarbeitungsanlage mit einem Jahresdurchsatz von 350 t jährlich zurückgewinnbaren Kernbrennstoffe entsprechen bei Einsatz in den heute üblichen Leichtwasserreaktoren der Energiemenge von ca. 10 Mio. t Steinkohle. Durch den Wiederaufarbeitungsprozeß wird der hochaktive Abfall (Spaltprodukte) abgetrennt und durch Verglasung in eine Form gebracht, die eine sichere Endlagerung gewährleistet.

Schema der Wiederaufarbeitung bestrahlter Brennelemente

Zusammensetzung des Kernbrennstoffs für Leichtwasserreaktoren vor und nach dem Reaktoreinsatz