Tuumkütus uraan ja tuumareaktorite tüübid
Keemiliste elementide iseärasusi, tehnoloogiliste võimaluste ning protsessi energiasaagise faktoreid silmas pidades on tuumaenergia tootmisel peamiseks toormeks olnud uraan (U). Uraani leidub maakoores pea kõikjal - kivimites, mullas ja samuti merevees. Ka kivisöetuhk sisaldab jääkühendina väikses koguses (massiühiku kohta) uraani, kuid selle eraldamine kivisöetuhast reaktorikütuse tootmiseks on hetkel veel majanduslikult ebaotstarbekas. Majanduslikel kaalutlustel on uraani seni peamiselt toodetud mineraalsetest maakidest, kus selle sisaldus ületab 0,1%. Uraanimaak kaevandatakse kas avatud karjääridest või allmaakaevandustest.
Uraani avatud pealmaakaevandus Austraalias, Northern Territory-s.
Autor Geomartin (CC-BY-SA-3.0),
http://commons.wikimedia.org/wiki/File%3ARanger_3_open_pit.jpg
Loodusliku uraani isotoopkoostises on 99,28% 238U, 0,71% 235U ja 0,0054% 234U. Tuumaenergia tootmiseks on vaja looduslikku uraani rikastada. See tähendab, et suurendatakse lõhustumisvõimelise 235U osakaalu tuumkütuses 3,5-5%-ni.
Umbes 64% maailmas kaevandatud uraanimaagist (2013. aasta maikuu andmete põhjal) pärineb 3 riigist - Kasahstanist (36,5%), Kanadast (15%) ja Austraaliast (12%). Samuti leidub uraani Nigeerias, Namiibias, Venemaal, Usbekistanis, USA-s, Hiinas jm.
Kaevandatud uraanimaak purustatakse ja peenestatakse ning uraan eraldatakse moodustunud massist tugevas happes või leelises lahustamise teel. Sealt sadestatakse välja uraanoksiidi U308, mida töödeldakse ning rikastatakse, seejärel enamasti pressitakse keraamilisteks tablettideks ning kasutatakse tuumkütusena. Uraanimaagis leiduvad raskmetallid ning täiendav radioaktiivsus jääb kaevandus- ja eraldusjääkidesse, mida tuleb ohutult ladustada.
Kasutatakse ka maa-aluse leostamise tehnoloogiat, mille korral uraani lahustamiseks juhitakse happeline või leeliseline vesi maagikihti. Maapinnale pumbatakse juba uraanilahus, mida töödeldakse edasi keemiliselt. Sellisel viisil uraanimaagi hankimine on märksa suurema negatiivse mõjuga keskkonnale - happeline või aluseline lahus satub ka teistesse pinnasekihtidesse ning võib põhjustada ulatuslikku reostust. Samuti kaasnevad sel meetodil uraanimaagi hankimisega suuremad kaod - märkimisväärne osa uraanimaagist jääb lahustumata ning kasutamata.