К этой же категории могут быть отнесены атомные энергетические установки (АЭУ) радионуклидного типа. Работа АЭУ радионуклидного типа основана на использовании тепловой энергии, выделяющейся при распаде радиоактивных нуклидов, имеющих, как правило, достаточно длительный период полураспада и высокое удельное энерговыделение. В этих целях обычно используются плутоний-238, полоний-210 и др. Такие АЭУ удобно применять на космических аппаратах для решения задач обеспечения электропитанием аппаратуры спутников. В этом случае масса радионуклидных АЭУ не выходит за пределы нескольких десятков килограммов.

Примечание. В 1964 г. широкий общественный резонанс вызвал случай РЗ атмосферы из-за аварии советского метеорологического спутника над Канадой, в результате которой он сгорел и в воздух было выброшено около 600 ТБк плутония-238, входившего в состав бортового генератора электроэнергии. В 1970 г. такого же рода аварийное устройство вошло в атмосферу без разрушения и упало в Тихий океан. Еще один генератор после взрыва упал в воду вблизи Калифорнии в 1986 г.

Основная масса РАО образуется при эксплуатации ядерных реакторов и получении ядерного топлива для их работы. Всего больше (по количеству) получается РАО на начальных стадиях ядерного топливного цикла; основная величина активности РАО формируется на стадии сжигания ядерного топлива в реакторе.

Под ядерным топливным циклом (ЯТЦ) понимается вся совокупность повторяющихся производственных процессов с урановым топливом, начиная с добычи урановой руды и кончая (после использования урана) переработкой или захоронением его РАО. Промежуточными стадиями ЯТЦ являются: изготовление уранового концентрата (в форме октооксида урана U_>3O_>8 или диураната натрия Na_>2U_>2O_>7); конверсия этого концентрата (производство гексафторида урана UF_>6 и его обогащение ураном-235); непосредственное изготовление ядерного топлива, его сжигание в реакторах с целью производства тепловой и электрической энергии; переработка отработанного топлива и обращение его в РАО. РАО практически получаются на всех стадиях указанного ЯТЦ.

Всего на отходы ЯТЦ приходится до 99,9% общего количества образующихся РАО и именно они вызывают наибольшую озабоченность общества.

Ядерным реактором называется устройство, в котором осуществляется контролируемая самоподдерживающаяся цепная реакция деления атомных ядер некоторых тяжелых элементов под действием нейтронов. В результате данной реакции выделяется ядерная энергия. Эта энергия преобразуется в другие виды (сначала в тепловую, затем в механическую, электрическую и др.), которые и используются в практических целях.

Исходным ядерным топливом для работы ядерных реакторов является природный уран, обогащенный одним из изотопов урана, а именно – ураном-235. Самоподдерживающаяся реакция деления происходит только в уране-235. Ядро урана-235 распадается под действием поглощенного нейтрона, в результате чего образуются два – три новых нейтрона, продолжающих реакцию. Однако естественное содержание урана-235 в природном уране (0,71% по массе) мало и не достаточно для развития цепной реакции. Только при увеличении этого содержания (обогащении) до определенного уровня (более 2 – 3%) создаются условия для начала реакции, ее развития и выделения ядерной энергии.

Вместе с тем по мере работы реактора количество урана в нем уменьшается, качество ядерного топлива ухудшается за счет его загрязнения продуктами деления, в том числе радиоактивными.

Примечание. Оценки показывают, что в ядерном реакторе мощностью 1 МВт ежедневно расщепляется около 100 г делящихся материалов; столько же образуется радиоактивных продуктов деления (РПД), в том числе около 740 ПБк (20 МКи) радионуклида йод-131, 440 ПБк (12 МКи) инертных радиоактивных газов и 7,4 ПБк (0,2 МКи) стронция-90. При этом на газообразную форму приходится около 20% РПД, из которых примерно 0,1 – 1% попадает в ОС.