กากกัมมันตรังสี (อังกฤษ: Radioactive waste) เป็นของเสียที่ประกอบด้วยสารกัมมันตรังสี กากกัมมันตรังสีมักจะเป็น'ผลพลอยได้'ของการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานนิวเคลียร์และการใช้งานอื่นๆจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันหรือเทคโนโลยีนิวเคลียร์ เช่นการวิจัยนิวเคลียร์และการแพทย์นิวเคลียร์ กากกัมมันตรังสีเป็นอันตรายต่อสิ่งที่มีชีวิตและสิ่งแวดล้อม และถูกกำกับดูแลโดยหน่วยงานภาครัฐในการที่จะปกป้องสุขภาพของมนุษย์และสิ่งแวดล้อม
ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันเกิดขึ้นเมื่ออนุภาคนิวตรอนไปกระทบกับนิวเคลียสของยูเรเนียมในสภาวะที่เหมาะสม ทำให้นิวเคลียสของยูเรเนียมแตกออกเป็นธาตุใหม่สองชนิดที่เป็นธาตุกัมมันตรังสีพร้อมทั้งให้พลังงานและนิวตรอนที่เกิดขึ้นใหม่ด้วย ธาตุใหม่สองชนิดที่เกิดจากการแตกตัวของยูเรเนียมนี้เองเรียกว่า กากกัมมันตรังสี ซึ่งจะติดอยู่ในเม็ดเชื้อเพลิง
ยูเรเนียมที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์จะถูกอัดเป็นเม็ดเซรามิก บรรจุเรียงตัวกันภายในแท่งเชื้อเพลิง จากนั้นจึงนำไปใช้งานในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ กากกัมมันตรังสีจากปฏิกิริยาการแตกตัวของยูเรเนียมที่เกิดอย่างต่อเนื่องเป็นลูกโซ่ภายในเครื่องปฏิกรณ์จะถูกกักเก็บอย่างมิดชิดภายในเม็ดเชื้อเพลิงที่มีปลอกแท่งเชื้อเพลิงห่อหุ้มอีกชั้นหนึ่ง ภายหลังการใช้งานแท่งเชื้อเพลิงไประยะหนึ่งจะมีกากกัมมันตรังสีเกิดสะสมขึ้นในเม็ดเชื้อเพลิงเป็นจำนวนมาก ทำให้ประสิทธิภาพของปฏิกิริยาลูกโซ่ลดลงจึงจำเป็นต้องมีการสับเปลี่ยนนำแท่งเชื้อเพลิงใช้แล้ว (อังกฤษ: spent nuclear fuel (SNF)) ออกมาและเติมแท่งเชื้อเพลิงใหม่เข้าไปเพื่อให้ปฏิกิริยาดำเนินต่อไปได้
นอกจากนี้ระหว่างการเดินเครื่องโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ยังมีกากกัมมันตรังสีบางประเภทปะปนในน้ำระบายความร้อนและอุปกรณ์ภายในเครื่องปฏิกรณ์ จากการดูดจับอนุภาคนิวตรอน ด้วยเหตุนี้ทำให้ผู้ผลิตไฟฟ้ามีภาระรับผิดชอบในการจัดการกับกากกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้น เพื่อป้องกันมิให้สารกัมมันตรังสีรั่วไหลออกสู่ภายนอกโรงไฟฟ้า ส่งผลกระทบต่อมนุษย์ และสิ่งแวดล้อม
กัมมันตภาพรังสีสามารถสูญสลายตามธรรมชาติไปตามกาลเวลา ดังนั้นกากกัมมันตรังสีจะต้องมีการแยกและถูกคุมขังในสิ่งอำนวยความสะดวกเพื่อการกำจัดที่เหมาะสมเป็นระยะเวลานานเพียงพอจนกว่ามันจะไม่ทำให้เกิดอันตรายร้ายแรงอีกต่อไป ระยะเวลาของการเก็บกากของเสียจะขึ้นอยู่กับประเภทของของเสียและประเภทของไอโซโทปกัมมันตรังสี มันอาจมีระยะเวลาไม่กี่วันสำหรับไอโซโทปที่อายุสั้นมากๆจนถึงหลายล้านปีสำหรับเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้ว วิธีการที่สำคัญในปัจจุบันในการจัดการกับกากกัมมันตรังสีคือการแยกและจัดเก็บสำหรับของเสียอายุสั้น การกำจัดโดยฝังตื้นใกล้พื้นผิวโลกสำหรับของเสียระดับต่ำและระดับกลางบางส่วน และการฝังศพลึกหรือการแบ่งส่วน/การแปลงสภาพ (อังกฤษ: transmutation) สำหรับของเสียในระดับสูง
บทสรุปของปริมาณกากกัมมันตรังสีและแนวทางการจัดการสำหรับประเทศที่พัฒนาแล้วส่วนใหญ่จะมีการนำเสนอและทบทวนเป็นระยะๆซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ 'อนุสัญญาร่วมว่าด้วยความปลอดภัยของระบบการบริหารจัดการเชื้อเพลิงใช้แล้วและความปลอดภัยของการจัดการของเสียกัมมันตรังสี' (อังกฤษ: Joint Convention on the Safety of Spent Fuel Management and on the Safety of Radioactive Waste Management) ของสำนักงานพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ (อังกฤษ: International Atomic Energy Agency (IAEA))
กากกัมมันตรังสีมีที่มาจากหลายแหล่ง ส่วนใหญ่มาจากวัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์และจากการนำกลับไปเข้ากระบวนการใหม่(อังกฤษ: reprocessing) ของอาวุธนิวเคลียร์[ต้องการอ้างอิง] แหล่งอื่นๆได้แก่ ของเสียจากการแพทย์และอุตสาหกรรมเช่นเดียวกับสารกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ(อังกฤษ: naturally occurring radioactive materials (NORM)) ที่ถูกทำให้เข้มข้นโดยผ่านกระบวนการผลิตหรือการบริโภคถ่านหิน น้ำมันและแก๊ส และแร่ธาตุบางอย่างตามที่กล่าวไว้ด้านล่าง
ของเสียจากส่วนหน้าของวัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์โดยปกติจะเป็นการปล่อยรังสีอัลฟา (อังกฤษ: alpha-emitting) จากการสกัดยูเรเนียมซึ่งมักจะประกอบด้วยเรเดียมและผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการสลายตัวของมัน
ยูเรเนียมไดออกไซด์ (UO2) เข้มข้นจากการทำเหมืองแร่มีกัมมันตรังสีไม่มาก - เพียงพันเท่าหรือมากกว่าของปริมาณกัมมันตรังสีจากหินแกรนิตที่ใช้ในการก่อสร้าง มันถูกกลั่นจาก yellowcake (U3O8) แล้วถูกแปลงให้เป็นแก๊สยูเรเนียม hexafluoride (UF6) ในขณะที่เป็นแก๊ส จะผ่านกระบวนการเสริมสมรรถนะเพื่อเพิ่มเนื้อแร่ของ U-235 จาก 0.7% เป็นประมาณ 4.4% (LEU) จากนั้น มันจะถูกเปลี่ยนให้เป็นออกไซด์เซรามิกแข็ง (UO2) สำหรับประกอบขึ้นเป็นองค์ประกอบเชื้อเพลิงเครื่องปฏิกรณ์.
ผลพลอยได้หลักจากการเสริมสมรรถนะจะเป็นยูเรเนียมหมดสภาพ (อังกฤษ: depleted uranium (DU)) โดยเฉพาะอย่างยิ่งไอโซโทป U-238 ที่มีเนื้อแร่ U-235 ที่ ~ 0.3% มันจะถูกเก็บไว้ อาจอยู่ในรูปของ UF6 หรือเป็น U3O8 บางตัวจะถูกใช้งานในที่ซึ่งความหนาแน่นสูงมากของมันทำให้มันมีค่าเช่นทำกระสุนต่อต้านรถถัง แม้กระทั่งเคยถูกทำเป็นกระดูกงูเรือใบอย่างน้อยครั้งหนึ่ง. นอกจากนี้ มันยังถูกนำไปใช้กับพลูโตเนียมสำหรับการทำเชื้อเพลิงออกไซด์ผสม (อังกฤษ: mixed oxide fuel (MOX)) และเพื่อเจือจาง หรือกลั่นยูเรเนียมสมรรถนะสูงจากการสะสมอาวุธให้ต่ำลง (อังกฤษ: downbrend) ซึ่งปัจจุบันถูกเปลี่ยนมาเป็นเชื้อเพลิงในเครื่องปฏิกรณ์
ปลายส่วนหลังของวัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ ส่วนใหญ่เป็นแท่งเชื้อเพลิงใช้แล้ว ประกอบด้วย ผลผลิตจากฟิชชัน (อังกฤษ: fission product) ที่ปล่อยรังสีบีตาและแกมมา และ actinides ทั้งหลายที่ปล่อยอนุภาคแอลฟา เช่นยูเรเนียม-234 เนปทูเนียม-237 พลูโตเนียม-238 และอเมอริเซียม-241 และแม้แต่ตัวปล่อยนิวตรอนบางอย่างเช่นแคลิฟอร์เนียม (Cf) ไอโซโทปเหล่านี้จะเกิดขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์
มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องแยกแยะกระบวนการ (อังกฤษ: processing) ของยูเรเนียมที่จะทำเป็นเชื้อเพลิงออกจากการนำกลับไปเข้ากระบวนการใหม่ (อังกฤษ: reprocessing) ของเชื้อเพลิงใช้แล้ว เชื้อเพลิงใช้แล้วประกอบด้วยผลผลิตจากฟิชชันที่มีกัมมันตรังสีสูง (ดูของเสียระดับสูงด้านล่าง) ผลผลิตเหล่านี้จำนวนมากจะเป็นตัวดูดซับนิวตรอนที่เรียกว่า'neutron poison'ในบริบทนี้ นิวตรอนพอยซันเหล่านี้ในที่สุดจะสะสมจนถึงระดับที่พวกมันดูดซับนิวตรอนจำนวนมากซะจนทำให้ปฏิกิริยาลูกโซ่หยุด แม้ว่าแท่งควบคุม (ตัวดูดซับ)จะถูกดึงออกจนหมดแล้วก็ตาม ณ จุดนั้น เชื้อเพลิงในเครื่องปฏิกรณ์จะต้องถูกเปลี่ยนด้วยเชื้อเพลิงใหม่สด แม้ว่าจะยังคงมีปริมาณของยูเรเนียม-235 และพลูโทเนียมเหลืออยู่อีกมาก ในสหรัฐอเมริกา เชื้อเพลิงที่ใช้แล้วนี้จะถูกเก็บไว้ ในขณะที่ในบางประเทศเช่นรัสเซีย สหราชอาณาจักรฝรั่งเศส ญี่ปุ่นและอินเดีย เชื้อเพลิงนี้จะมีการนำกลับไปเข้ากระบวนการใหม่เพื่อลบล้างผลผลิตจากฟิชชั่นออก แล้วนำเชื้อเพลิงนั้นกลับมาใช้ใหม่ การนำกลับไปเข้ากระบวนการใหม่นี้เกี่ยวข้องกับการจัดการสารกัมมันตรังสีสูง และผลิตภัณฑ์ที่ถุกแยกออกจากเชื้อเพลิงจะมีรูปแบบของเสียที่เข้มข้นในระดับสูงเหมือนกับสารเคมีที่ใช้ในกระบวนการทั่วไป ในขณะที่ประเทศเหล่านี้ทำการนำกลับไปเข้ากระบวนการใหม่ของเชื้อเพลิงโดยรีไซเคิลพลูโตเนียมเพียงรอบเดียว อินเดียเป็นประเทศเดียวที่รู้กันว่ามีการวางแผนที่จะรีไซเคิลพลูโตเนียมหลายรอบ
กากกัมมันตรังสีอายุยืนจากปลายด้านหลังของวัฏจักรเชื้อเพลิงมีความเกี่ยวข้องโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการออกแบบวางแผนการจัดการของเสียที่สมบูรณ์สำหรับเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้ว(อังกฤษ: spent nuclear fuel (SNF)). เมื่อมองไปที่การสลายกัมมันตรังสีในระยะยาว, actinides ใน SNF มีอิทธิพลอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากครึ่งชีวิตของพวกมันที่ยาวอย่างมีลักษณะสำคัญเป็นพิเศษ. ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสิ่งที่เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ใช้เป็นเชื้อเพลิง, องค์ประกอบ actinide ใน SNF ก็จะแตกต่างกัน
ตัวอย่างของผลกระทบนี้คือการใช้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่มีทอเรียม. Th-232 เป็นวัสดุที่อุดมสมบูรณ์ที่สามารถรับปฏิกิริยาการจับนิวตรอนและการสลายกัมมันตรังสีที่ให้บีตาลบสองตัว (อังกฤษ: two beta minus decays), เป็นผลในการผลิต U-233 ที่ทำฟิชชั่นได้. SNF ของวัฏจักรที่มีทอเรียมจะประกอบด้วย U-233. การสลายกัมมันตรังสีของมันจะมีผลอย่างมากต่อเส้นโค้งกิจกรรมระยะยาวของ SNF ประมาณ 1 ล้านปี. การเปรียบเทียบของกิจกรรมที่เกี่ยวข้องกับ U-233 สำหรับชนิดที่แตกต่างกันของ SNF สามอย่างสามารถมองเห็นในภาพด้านบนขวา
เชื้อเพลิงที่ถูกเผาเป็นทอเรียมที่มีพลูโตเนียมเกรดเครื่องปฏิกรณ์(อังกฤษ: reactor-grade plutonium (RGPu)), ทอเรียมที่มีพลูโตเนียมเกรดอาวุธ(อังกฤษ: weapons-grade plutonium (WGPu)) และเชื้อเพลิงออกไซด์ผสม(อังกฤษ: Mixed Oxide fuel (MOX)). สำหรับ RGPu และ WGPu, ปริมาณเริ่มต้นของ U-233 จะมีเวลาการสลายตัวประมาณ 1 ล้านปี. สิ่งนี้มีผลในโค้งกิจกรรมทั้งหมดของเชื้อเพลิงสามชนิด. การขาดหายของ U-233 และผลิตภัณฑ์ลูกของมันในเชื้อเพลิง MOX ส่งผลในกิจกรรมที่ต่ำกว่าในภูมิภาค 3 ของรูปด้านล่างขวา, ในขณะที่สำหรับ RGPu และ WGPu โค้งจะยังคงสูงขึ้นเนื่องจากการปรากฏตัวของ U-233 ที่ไม่ได้สลายตัวอย่างเต็มที่
การใช้เชื้อเพลิงในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่แตกต่างกันส่งผลให้องค์ประกอบ SNF แตกต่างกัน, กับเส้นโค้งกิจกรรมที่แตกต่างกัน
เนื่องจากยูเรเนียมและพลูโตเนียมเป็นวัสดุที่ใช้สร้างอาวุธนิวเคลียร์ จึงมีความกังวลเรื่องการขยายการใช้งาน. ปกติ(ในเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้ว), พลูโตเนียมจะเป็นเกรดเครื่องปฏิกรณ์. นอกเหนือจากพลูโตเนียม-239, ซึ่งเหมาะสำหรับการสร้างอาวุธนิวเคลียร์เป็นอย่างมาก, ก็ประกอบด้วยปริมาณที่ไม่พึงประสงค์ของสารปนเปื้อนจำนวนมาก เช่น พลูโตเนียม-240, พลูโตเนียม-241, และพลูโตเนียม-238. ไอโซโทปเหล่านี้เป็นเรื่องยากมากอย่างยิ่งที่จะแยก, และต้องใช้วิธีการที่แพงมากในการสกัดวัสดุฟิชชั่นที่มีอยู่ (เช่นยูเรเนียมสมรรถนะสูงหรือพลูโตเนียมที่ใช้เฉพาะเครื่องปฏิกรณ์การผลิต).
ของเสียระดับสูงมักจะเต็มไปด้วยของผลผลิตจากฟิชชันที่มีกัมมันตรังสีสูง, ซึ่งส่วนใหญ่จะมีชีวิตค่อนข้างสั้น. เรื่องนี้เป็นความกังวลอย่างหนึ่งเพราะถ้าของเสียถูกเก็บไว้, บางทีในที่ฝังเก็บใต้ดิน, กว่าหลายปีที่ผลผลิตจากฟิชชั่นจะสลายตัวหมด, กัมมันตภาพรังสีของของเสียจะลดลงและทำให้ง่ายเข้าถึงพลูโตเนียม. สารปนเปื้อนที่ไม่พึงประสงค์ Pu-240 สลายตัวเร็วกว่า Pu-239, และนื่เองคุณภาพของวัสดุที่ใช้สร้างระเบิดเพิ่มขึ้นตามเวลา (แม้ว่าปริมาณของมันจะลดลงในช่วงเวลานั้นเช่นกัน). ดังนั้น เมื่อเวลาผ่านไป, พื้นที่จัดเก็บลึกใต้ดินนี้มีศักยภาพที่จะกลายเป็น "เหมืองแร่พลูโตเนียม", จากเหมืองนี้วัสดุสำหรับอาวุธนิวเคลียร์ก็จะสามารถหาซื้อได้โดยไม่ยาก. นักวิจารณ์ของความคิดอันหลังนี้ได้ชี้ให้เห็นว่าครึ่งชีวิตของ Pu-240 คือ 6,560 ปีและ Pu-239 คือ 24,110 ปี, และดังนั้นความสัมพันธ์ระหว่างสมรรถนะของไอโซโทปหนึ่งกับอีกไอโซโทปหนึ่งในช่วงเวลาจะเกิดขึ้นกับครึ่งชีวิต 9,000 ปี (นั่นคือมันจะใช้เวลา 9000 ปีสำหรับเศษชิ้นส่วนของ Pu-240 ในหนึ่งตัวอย่างของไอโซโทปพลูโตเนียมผสม, เพื่อให้ลดลงครึ่งหนึ่งโดยธรรมชาติ--นี่คือแบบอย่างการเสริมสมรรถนะที่จำเป็นเพื่อเปลี่ยน Pu จากเกรดเครื่องปฏิกรณ์เป็นเกรดอาวุธ). ดังนั้น "การทำเหมืองแร่พลูโตเนียมเกรดอาวุธ" จะเป็นปัญหาในอนาคตอีกไกลมาก (> 9,000 ปีนับจากนี้), ดังนั้นมันยังคงมีเวลาเหลืออีกมากสำหรับเทคโนโลยีที่จะก้าวหน้าเพื่อแก้ปัญหามัน[ต้องการอ้างอิง].
Pu-239 สูญสลายไปเป็น U-235 ซึ่งเหมาะสำหรับทำเป็นอาวุธและมีครึ่งชีวิตที่ยาวมาก (ประมาณ 109 ปี) ดังนั้นพลูโตเนียมอาจจะสลายตัวและหลุดออกจากยูเรเนียม-235. อย่างไรก็ตาม เครื่องปฏิกรณ์ที่ทันสมัยจะมีสมรรถนะเพียงปานกลางด้วย U-235 เมื่อเทียบกับ U-238. ดังนั้น U-238 ยังคงทำหน้าที่เป็นตัวแปรสภาพไปจากธรรมชาติ(อังกฤษ: denaturation) สำหรับ U-235 ใดๆที่ผลิตโดยพลูโตเนียมที่สลายตัว
ทางออกหนึ่งในการแก้ไขปัญหานี้คือการรีไซเคิลพลูโตเนียมและใช้เป็นเชื้อเพลิงเช่น ในเครื่องปฏิกรณ์เร็ว. ในเครื่องปฏิกรณ์เร็วแบบ pyrometallurgical, พลูโตเนียมและยูเรเนียมที่แยกจากกันจะถูกปนเปื้อนด้วย actinides และจะไม่สามารถใช้สำหรับสร้างอาวุธนิวเคลียร์ได้
ของเสียจากการรื้อถอนอาวุธนิวเคลียร์ไม่น่าจะประกอบด้วยกิจกรรมเบต้าหรือแกมมามากไปกว่าทริเทียมและอะเมริเซียม. มันมีแนวโน้มที่จะประกอบด้วย actinides ที่ปล่อยรังสีแอลฟาเช่น Pu-239 ซึ่งเป็นวัสดุฟิชชั่นที่ใช้ในระเบิด, รวมทั้งวัสดุบางอย่างที่มีกิจกรรมที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นเช่น Pu-238 หรือ Po
ในอดีต ตัวกระตุ้นนิวตรอนสำหรับระเบิดปรมาณูมักจะเป็นเบริลเลียมกับตัวปล่อยรังสีอัลฟากิจกรรมสูงเช่นพอโลเนียมและตัวเลือกของพอโลเนียมคือ Pu-238. สำหรับหลายเหตุผลของการรักษาความปลอดภัยแห่งชาติ, รายละเอียดทั้งหลายของการออกแบบระเบิดที่ทันสมัย??ปกติจะไม่เปิดเผยต่อสาธารณชน.
การออกแบบบางแบบอาจประกอบด้วยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โมอิเล็กทริกเรดิโอไอโซโทป (อังกฤษ: radioisotope thermoelectric generator)โดยใช้ Pu-238 เพื่อให้เป็นแหล่งที่มาของพลังงานไฟฟ้าระยะยาวสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในเครื่อง
มันอาจเป็นไปได้ว่าวัสดุฟืชชั่นของระเบิดเก่าที่ได้เวลาทำ refitting แล้วจะประกอบด้วยผลิตภัณฑ์สลายตัวของไอโซโทปพลูโตเนียมที่ใช้ภายในตัวมัน, สิ่งเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะรวมถึง U-236 จากสิ่งสกปรกของ Pu-240, รวมทั้งบางส่วนของ U-235 จากการย่อยสลายของ Pu-239; เนื่องจากครึ่งชีวิตค่อนข้างยาวของไอโซโทป Pu เหล่านี้, ของเสียเหล่านี้จากการสลายกัมมันตรังสีของวัสดุหลักของระเบิดจะมีขนาดเล็กมาก, และในกรณีใดๆ, เป็นอันตรายน้อยกว่า (แม้ในแง่ของกัมมันตภาพรังสีธรรมดา) ของ Pu-239 เองมาก
การสลายตัวแบบเบต้าของ Pu-241 ประกอบเป็นรูปแบบของ Am-241; การเติบโตของอะเมริเซียมมีแนวโน้มที่จะเป็นปัญหาที่ยิ่งใหญ่กว่าการสลายตัวของ Pu-239 และ Pu-240 เมื่ออะเมริเซียมเป็นตัวปล่อยรังสีแกมมา (เพิ่มการสัมผัสภายนอกต่อคนงาน) และเป็นตัวปล่อยรังสีอัลฟาที่สามารถก่อให้เกิดการผลิตความร้อน. พลูโตเนียมสามารถถูกแยกออกจากอะเมริเซียมโดยกระบวนการที่แตกต่างกันหลายอย่าง; สิ่งเหล่านี้จะรวมถึงกระบวนการ pyrochemical และการสกัดสารละลายส่วนผสมชองน้ำ/อินทรีย์. กระบวนการสกัดตัดทอนประเภท PUREX จะเป็นวิธีการที่เป็นไปได้อย่างใดอย่างหนึ่งของการแยก. ยูเรเนียมที่เกิดขึ้นโดยธรรมชาติไม่ได้เป็นวัสดุฟิชชั่นเพราะมันประกอบด้วย 99.3% ของ U-238 และมีเพียง 0.7% ของ U-235
เนื่องจากกิจกรรมทางประวัติศาสตร์ทั่วไปจะเกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมเรเดียม, การทำเหมืองแร่ยูเรเนียม, และโครงการทางทหาร, มีหลายสถานที่ติดตั้งจำนวนมากที่ประกอบด้วยหรือมีการปนเปื้อนของกัมมันตภาพรังสี. ในสหรัฐอเมริกาประเทศเดียว, กระทรวงพลังงาน(DOE)ระบุว่ามี "หลายล้านแกลลอนของกากกัมมันตรังสี" เช่นเดียวกับ "หลายพันตันของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้วและวัสดุ" และยังมี "ปริมาณมากของดินและน้ำที่ปนเปื้อน". แม้จะมีปริมาณของเสียที่ซ้ำซ้อนกัน, DOE ได้ระบุเป้าหมายของการทำความสะอาดทุกสถานที่ตั้งที่ปนเปื้อนในปัจจุบันให้ประสบความสำเร็จในปี 2025. ตัวอย่างเช่น ที่เฟอร์นัลด์, โอไฮโอ มี "31 ล้านปอนด์จากผลิตภัณฑ์ยูเรเนียม", "2.5 พันล้านปอนด์ของของเสีย", "2.75 ล้านลูกบาศก์หลาของดินและเศษขยะที่ปนเปื้อน" และ "223 เอเคอร์ที่แฝงอยู่ข้างล่างของแหล่งเก็บกักน้ำใต้ดินที่ Great Miami Aquifer มีระดับยูเรเนียมสูงกว่ามาตรฐานน้ำดื่ม". สหรัฐอเมริกามีอย่างน้อย 108 ที่ตั้งที่ถูกกำหนดให้เป็นพื้นที่ที่มีการปนเปื้อนและใช้ไม่ได้, บางครั้งหลายพันเอเคอร์. DOE ปรารถนาที่จะทำความสะอาดหรือลดการปนเปื้อนในหลายที่ตั้งหรือทั้งหมดในปี 2025 โดยใช้วิธีการ geomelting ที่ถูกพัฒนาขึ้นเมื่อเร็วๆนี้[ต้องการอ้างอิง], อย่างไรก็ตาม งานนี้อาจเป็นเรื่องยากและก็ยอมรับว่าบางที่ตั้งอาจไม่เคยได้รับการชำระล้างอย่างสมบูรณ์. ในเพียงหนึ่งแห่งในจำนวน 108 แห่งที่กำหนดให้ขนาดใหญ่นี้, ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Oak Ridge เป็นตัวอย่างที่มีอย่างน้อย "167 ไซต์ที่รู้กันว้ามีการปล่อยสารปนเปื้อน" ในหนึ่งในสามเขตย่อยของไซต์ขนาด 37,000 เอเคอร์ (150 กิโลเมตร2). อย่างไรก็ตาม บางส่วนของไซต์ที่สหรัฐอเมริกามีขนาดเล็กโดยธรรมชาติ, ปัญหาการทำความสะอาดจึงทำได้ง่ายกว่าที่จะพูดถึงและ DOE ได้ประสบความสำเร็จทำความสะอาดหรืออย่างน้อยก็ปิดไปได้หลายไซต์.
กากกัมมันตรังสีทางการแพทย์มีแนวโน้มที่จะประกอบด้วยตัวปล่อยอนุภาคเบต้าและรังสีแกมมา. มันสามารถแบ่งออกเป็นสองระดับชั้นหลัก. ในเวชศาสตร์นิวเคลียร์ด้านการวินิจฉัยตัวปล่อยแกมมาอายุสั้นจำนวนมากเช่นเทคนีเชียม-99m ถูกนำมาใช้. ตัวปล่อยทั้งหลายเหล่านี้สามารถถูกกำจัดโดยปล่อยให้มันสลายตัวเป็นเวลาสั้นๆก่อนที่จะกำจัดมันเหมือนของเสียปกติ. ไอโซโทปอื่นๆที่ใช้ในวงการแพทย์, มีครึ่งชีวิตในวงเล็บ, ได้แก่
ของเสียจากแหล่งอุตสาหกรรมอาจประกอบด้วยตัวปล่อยรังสีอัลฟา, รังสีเบต้า, นิวตรอนหรือรังสีแกมมา. ตัวปล่อยรังสีแกมมาถูกใช้ในการถ่ายภาพในขณะที่แหล่งที่มาของตัวปล่อยนิวตรอนจะถูกใช้หลายช่วงของการใช้งาน, เช่นการหยั่งธรณีของบ่อน้ำมัน.
สารที่มีกัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติเป็นที่รู้จักกันว่าเป็น Naturally occurring radioactive material (NORM). หลังจากผ่านกระบวนการของมนุษย์ที่เปิดออกสู่บรรยากาสหรือทำให้เข้มข้นแล้ว(เช่นการทำเหมืองแร่ที่นำถ่านหินขึ้นมาที่พื้นผิวหรือการเผาไหม้มันในการผลิตเถ้าเข้มข้น) กัมมันตภาพรังสีธรรมชาตินี้จะกลายเป็นวัสดุกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติถูกเพิ่มสมรรถนะด้วยเทคโนโลยี (อังกฤษ: technologically-enhanced naturally-occurring radioactive material (TENORM)). ของเสียจำนวนมากนี้เป็นสารที่ปล่อยอนุภาคอัลฟาจากโซ่การสลายตัวของยูเรเนียมและทอเรียม. แหล่งที่มาหลักของรังสีในร่างกายมนุษย์เป็นโพแทสเซียม-40 (40K), ปกติจะมี 17 มิลลิกรัมในร่างกายในหนึ่งช่วงเวลาและเข้าสู่ร่างกายปริมาณ 0.4 มิลลิกรัม/วัน. หินส่วนใหญ่, เนื่องจากส่วนประกอบของพวกมัน, มีระดับของกัมมันตภาพรังสีที่ต่ำ. โดยปกติมีตั้งแต่ 1 millisievert (mSv) ถึง 13 mSv ต่อปีขึ้นอยู่กับสถานที่, การเปิดรับรังสีเฉลี่ยจากไอโซโทปรังสีธรรมชาติคือ 2.0 mSv ต่อคนต่อปีทั่วโลก. ตัวเลขนี้ได้มีการชดเชยส่วนใหญ่ของปริมาณรวมทั่วไป (ที่มีค่าการเปิดรับเฉลี่ยรายปีจากแหล่งที่มาอื่นๆเป็นจำนวน 0.6 mSv จากการทดสอบทางการแพทย์โดยเฉลี่ยของประชาชนทั้งหมด, 0.4 mSv จากรังสีคอสมิก, 0.005 mSv จากมรดกของการทดสอบนิวเคลียร์ในบรรยากาศที่ผ่านมา, 0.005 mSv สัมผัสโดยอาชีพ, 0.002 mSv จากภัยพิบัติเชอร์โนบิล, และ 0.0002 mSv จากวัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์).
TENORM ไม่ได้ถูกกำกับดูแลอย่างเข้มงวดเหมือนของเสียจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์, แม้ว่ามันจะไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในความเสี่ยงด้านรังสีจากวัสดุเหล่านี้.
ถ่านหินประกอบด้วยจำนวนเล็กๆของกัมมันตรังสีของยูเรเนียม, แบเรียม, ทอเรียม, และโพแทสเซียม. แต่ในกรณีของถ่านหินบริสุทธิ์, จำนวนนี้ยังน้อยอย่างมีนัยสำคัญกว่าความเข้มข้นเฉลี่ยขององค์ประกอบเหล่านั้นในเปลือกโลก. ชั้นหินที่ล้อมรอบ, ถ้าเป็นหิน shale หรือดินดาน, มักจะมีปริมาณกัมมันตรังสีน้อยกว่าค่าเฉลี่ยเล็กน้อยและนี้อาจจะสะท้อนให้เห็นถึงปริมาณของเนื้อเถ้าของถ่าน 'สกปรก'. แร่ธาตุเถ้าที่มีการใช้งานมากขึ้นจะกลายเป็นเข้มข้นอยู่ในเถ้าลอยเพราะพวกมันจะไม่ถุกเผาไหม้จนหมดอย่างแน่นอน. กัมมันตภาพรังสีของเถ้าลอยเป็นเรื่องเดียวกันกับที่หินเชลล์สีดำแต่น้อยกว่าหินฟอสเฟต, แต่มีมากขึ้นของความกังวลเพราะจำนวนเล็ก ๆ ของเถ้าลอยจะไปสิ้นสุดในบรรยากาศที่มันสามารถถูกสูดดมเข้าไปได้. ตามรายงานของ คณะกรรมการแห่งชาติเพื่อการป้องกันและการวัดรังสีของสหรัฐอเมริกา (อังกฤษ: National Council on Radiation Protection and Measurements (NCRP)), ประชากรที่เปิดรับกับโรงไฟฟ้าขนาด 1000 MWe จะได้รับรังสีจำนวน 490 person-rem/year จากโรงงานไฟฟ้าถ่านหิน, 100 เท่าของจากโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ (4.8 person-rem/year) (เปิดรับจากวัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่สมบูรณ์ตั้งแต่การทำเหมืองแร่จนถึงการกำจัดของเสียจะเป็น 136 person-rem/year, ปริมาณการใช้ถ่านหินที่สอดคล้องกันตั้งแต่การทำเหมืองจนถึงการกำจัดของเสียคือ "อาจไม่ทราบ").
สารตกค้างจากอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซมักจะประกอบด้วยเรเดียมและผลิตภัณฑ์ที่สลายตัวของมัน. ขนาดของซัลเฟตจากบ่อน้ำมันหนึ่งบ่อสามารถอุดมไปด้วยเรเดียมอย่างมาก, ในขณะที่น้ำ, น้ำมันและก๊าซจากบ่อมักจะประกอบด้วยเรดอน. เรดอนสูญสลายเป็นไอโซโทปรังสีในรูปแบบของแข็งซึ่งสร้างรูปเคลือบผิวด้านในของท่อ. ในโรงงานแปรรูปน้ำมัน พื้นที่ของโรงงานที่จัดการกับโพรเพนมักจะเป็นหนึ่งในพื้นที่ที่ปนเปื้อนมากกว่าที่อื่นของโรงงานเพราะเรดอนมีจุดเดือดที่คล้ายกับของโพรเพน.
กากกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นในการดำเนินการโรงไฟฟ้านิวเคลียร์นี้ สามารถแบ่งประเภทเพื่อการจัดการได้เป็น 2 ประเภท คือ
กากกัมมันตรังสีทั่วไปจากการดำเนินการโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ส่วนใหญ่มาจาก กระดาษและวัสดุที่ใช้กรองอากาศ การทำความสะอาดระบบระบายความร้อน บ่อเก็บแท่งเชื้อเพลิงใช้แล้ว การขจัดความเปรอะเปื้อนทางรังสีของอุปกรณ์และเสื้อผ้าขณะปฏิบัติงานซ่อมบำรุง เป็นต้น กากกัมมันตรังสีเหล่านี้มีปริมาณมาก ประมาณปีละ 200 – 600 ลูกบาศก์เมตร แต่เป็นกากกัมมันตรังสีระดับรังสีปานกลางและระดับรังสีต่ำ ซึ่งสามารถสลายตัวได้อย่างรวดเร็ว
ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบความดันสูง (Pressurized Water Reactor, PWR) ขนาด 1000 เมกะวัตต์ จะใช้ยูเรเนียมเข้มข้นร้อยละ 3 (3% enriched U – 235) ประมาณ 89 ตัน ประกอบเป็นแกนปฏิกรณ์ ซึ่งในแต่ละปีจะมีการสับเปลี่ยนแท่งเชื้อเพลิงระหว่างการซ่อมบำรุงประจำปี โดยนำเชื้อเพลิงใช้แล้วออกมา แล้วเติมเชื้อเพลิงใหม่เข้าไปปริมาณหนึ่งในสามของเชื้อเพลิงในเครื่องปฏิกรณ์ทั้งหมด หรือประมาณ 27 – 30 ตัน
นั่นคือ จะมีกากกัมมันตรังสีจากแท่งเชื้อเพลิงใช้แล้วประมาณ 27 – 30 ตันต่อปี เป็นปริมาตรประมาณ 50 ลูกบาศก์เมตร ซึ่งจัดเป็นกากกัมมันตรังสีสูงซึ่งมีธาตุยูเรเนียม – 235 ที่ยังใช้ไม่หมด และธาตุพลูโทเนียม – 239 ซึ่งเป็นธาตุมีค่าและสามารถนำกลับมาใช้ประโยชน์ในการผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ได้อีก
จากประมาณการผลิตไฟฟ้า 1 กิโลวัตต์ต่อคน ในเวลาหนึ่งปีนั้นจะทำให้เกิดกากกัมมันตรังสีระดับรังสีสูง ซึ่งเมื่อผ่านกระบวนการสกัด เอายูเรเนียมและพลูโทเนียมมาใช้ใหม่ จะเหลือเป็นกากที่ต้องการจัดการเพียง 1 ลูกบาศก์เซนติเมตรเท่านั้น หากคิดปริมาณกากกัมมันตรังสีสูงที่เกิดจากการผลิตไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์เพื่อใช้ตลอดชั่วอายุคนหนึ่งคนจะมีขนาดเท่าก้อนลูกแก้วในมือเท่านั้นเอง
ดังนั้นเชื้อเพลิงใช้แล้วในแต่ละปีประมาณ 27 – 30 ตัน เมื่อผ่านขบวนการแยก และลดปริมาตรแล้วจะเหลือกากกัมมันตรังสีระดับรังสีสูงเพียงถังขนาด 200 ลิตร ประมาณ 10 – 20 ถัง
ดังที่ได้กล่าวแล้วว่า กากกัมมันตรังสีประเภทนี้ เป็นกากกัมมันตรังสีระดับรังสีปานกลางและระดับรังสีต่ำ ซึ่งสลายตัวได้อย่างรวดเร็ว จึงสามารถเก็บไว้ภายในบริเวณโรงไฟฟ้าโดยปล่อยให้สลายตัวไปเองตามธรรมชาติ หรือ อาจผสมกับปูนซีเมนต์ หรือยางมะตอยให้อยู่ในรูปของแข็งไม่ละลายน้ำแล้วนำไปบรรจุในภาชนะปิดผนึกแน่นที่ทนการกัดกร่อนก่อนนำไปฝังใต้ผิวดินเพื่อป้องกันการรั่วไหลออกสู่สิ่งแวดล้อมอีกชั้นหนึ่งก่อนที่จะปล่อยให้สลายตัวไป โดยจะสลายตัวหมดในระยะเวลาประมาณ 100 ปี
เนื่องจากภายในแท่งเชื้อเพลิงใช้แล้วมีกากกัมมันตรังสีระดับรังสีสูง และยังแผ่ความร้อนอยู่เมื่อนำออกจากเครื่องปฏิกรณ์แล้วจะถูกนำไปเก็บไว้ชั่วคราวในบ่อน้ำภายในอาคารเครื่องปฏิกรณ์ก่อนนำไปเก็บไว้ภายนอกอาคารที่จัดสร้างไว้โดยเฉพาะ ทั้งนี้เพื่อให้ระดับรังสีของแท่งเชื้อเพลิงลดลงโดยใช้น้ำเป็นตัวกำบังรังสีและระบายความร้อนด้วย อย่างไรก็ตามบ่อเก็บแท่งเชื้อเพลิงภายในอาคารเครื่องปฏิกรณ์ได้ออกแบบให้มีขนาดใหญ่พอที่จะเก็บแท่งเชื้อเพลิงใช้แล้วได้ตลอดอายุการใช้งานโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ คือมากกว่า 30 ปี โดยไม่จำเป็นต้องเคลื่อนย้ายแท่งเชื้อเพลิงใช้แล้วออกนอกโรงไฟฟ้าเลย
เมื่อมีปริมาณแท่งเชื้อเพลิงใช้แล้วมากพอหรือเลิกใช้งานโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แล้ว อาจจัดส่งแท่งเชื้อเพลิงไปยังโรงงานในต่างประเทศ เช่น ฝรั่งเศส อังกฤษและสหรัฐอเมริกา เพื่อสกัดแยกกากกัมมันตรังสีที่แท้จริง ออกจากธาตุยูเรเนียม – 235 และธาตุพลูโทเนียม - 239 ซึ่งจะนำกลับมาใช้เป็นเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใหม่
สำหรับกากกัมมันตรังสีที่แท้จริงดังกล่าวสารเคมีและของเสียจากกระบวนการสกัด เป็นกากกัมมันตรังสีของเหลวระดับรังสีสูง ซึ่งจะถูกลดปริมาตรลง แล้วนำไปหลอมรวมกับแก้วให้อยู่ในรูปของผลึกแก้วบรรจุในภาชนะเหล็กไร้สนิมหรือทองแดง ซึ่งมีความคงทนสามารถกักเก็บสารกัมมันตรังสีไม่ให้รั่วไหลออกสู่สิ่งแวดล้อมได้นานนับพันปี ซึ่งเป็นเวลาที่กากกัมมันตรังสีจากการแตกตัวของยูเรเนียมสลายตัวเกือบหมด ส่วนธาตุที่ครึ่งชีวิตยาวเช่น ยูเรเนียม พลูโทเนียม และอะเมริเซียมจะมีอันตรายทางรังสีเท่ากับแร่ยูเรเนียมในธรรมชาติ
ในการจัดเก็บกากกัมมันตรังสีอย่างถาวรนั้น ในหลายประเทศได้มีการศึกษาที่จะจัดเก็บไว้ใต้ดินลึกประมาณ 0.5 – 1 กิโลเมตร ซึ่งเทคโนโลยีนี้ได้รับการพิสูจน์จากปฏิกิริยาการแตกตัวของยูเรเนียมตามธรรมชาติ เมื่อ 1,700 ล้านปี ที่เหมือง OKLO ประเทศ Gabon กากกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นยังคงอยู่ภายในเหมือง โดยไม่แพร่กระจายสู่สิ่งแวดล้อมเนื่องจากสภาพการจัดการตามธรรมชาติ
นอกจากการทำกากกัมมันตรังสีให้เป็นผลึกแก้วแล้ว ในประเทศออสเตรเลียได้มีการพัฒนาการทำกากกัมมันตรังสีให้อยู่ในรูปของเซรามิก หรือที่เรียกว่าหินเทียมซึ่งเป็นอีกรูปหนึ่งที่จะต้องติดตามข้อดีและข้อเสียต่อไป ในประเทศสวิสเซอร์แลนด์ได้มีการศึกษาการเก็บกากกัมมันตรังสีระดับสูง โดยเลียนแบบตามธรรมชาติของซากดึกดำบรรพ์ที่ถูกทับถมในตะกอนดิน ซึ่งมีความเสถียรภาพ ทนทานต่อแรงแผ่นดินไหว ทั้งนี้เพื่อป้องกันการแพร่กระจายของสารกัมมันตรังสีในระยะยาว ส่วนในยุโรปและในสหรัฐอเมริกาได้มีการพัฒนาขบวนการจัดการกากกัมมันตรังสีด้วยการกระตุ้นให้กากกัมมันตรังสีมีอายุสั้นลงโดยนำกลับเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์ หรือเครื่องเร่งอนุภาคอีกครั้งหนึ่ง เพื่อเร่งให้มีคุณสมบัติการสลายตัวได้รวดเร็วขึ้น แต่ในปัจจุบันสามารถทำได้เพียงการก้อสร้างโรงงานต้นแบบ จำเป็นต้องการพัฒนาเทคโนโลยีด้านนี้ต่อไปอีกระยะหนึ่งจึงจะสามารถนำมาใช้งานได้จริง
การจำแนกประเภทของกากนิวเคลียร์แตกต่างกันไปในแต่ละประเทศ. IAEA ได้ตีพิมพ์มาตรฐานความปลอดภัยของกากกัมมันตรังสี(อังกฤษ: Radioactive Waste Safety Standards (RADWASS)) และยังมีบทบาทสำคัญในเรื่องนี้.
กากแร่ยูเรเนียมเป็นผลพลอยที่เป็นของเสียที่เหลือจากกระบวนการอย่างหยาบๆในการถลุงแร่ที่มีส่วนประกอบของยูเรเนียม. พวกมันจะไม่มีกัมมันตรังสีอย่างมีนัยสำคัญ. กากจากโรงแร่บางครั้งจะเรียกว่า ของเสีย 11(e)2จากคำนิยามของบทบัญญัติพลังงานปรมาณูปี 1946. กากแร่ยูเรเนียมจากโรงแร่มักจะยังประกอบด้วยโลหะหนักทางเคมีที่เป็นอันตรายเช่นตะกั่วและสารหนู. กองใหญ่ๆของกากแร่ยูเรเนียมถูกทิ้งไว้ที่โรงแร่เก่าๆจำนวนมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งในรัฐโคโลราโด, นิวเม็กซิโก, และยูทาห์
ของเสียระดับต่ำ(อังกฤษ: Low level waste (LLW)) เกิดจากโรงพยาบาลและอุตสาหกรรม, รวมทั้งจากวัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์. ของเสียระดับต่ำได้แก่กระดาษ, เศษผ้า, เครื่องมือ, เสื้อผ้า, ใส้กรอง, และวัสดุอื่นๆที่มีกัมมันตภาพรังสีส่วนใหญ่อายุสั้นปริมาณเล็กน้อย. วัสดุที่มีต้นกำเนิดจากภูมิภาคใดๆในพื้นที่กิจกรรมเป็นธรรทดาที่จะถูกกำหนดให้เป็น LLW เพื่อเป็นมาตรการป้องกันไว้ก่อนแม้ว่าจะมีความเป็นไปได้เพียงระยะไกลที่จะถูกปนเปื้อนด้วยสารกัมมันตรังสี. LLW ดังกล่าวทั่วไปมักจะแสดงตัวว่าไม่มีกัมมันตภาพรังสีที่สูงกว่าที่ใครจะคาดหวังจากวัสดุเดียวกันกับที่ถูกกำจัดในพื้นที่ที่ไม่มีกิจกรรมเช่นอาคารสำนักงานตามปกติ.
บาง LLW กิจกรรมสูงต้องการการป้องกันในระหว่างการจัดการและการขนส่ง แต่ LLW ส่วนมากเหมาะสำหรับการฝังใต้ดินตื้น. เพื่อลดปริมาณของมัน, มันมักจะถูกบีบอัดหรือเผาก่อนที่จะกำจัด. ของเสียระดับต่ำจะถูกแบ่งออกเป็นสี่ระดัยชั้น ไดแก่: ชั้น A, ชั้น B, ชั้น C และชั้นมากกว่าชั้น C (GTCC)
ของเสียระดับกลาง(อังกฤษ: 'Intermediate-level waste (Ilw)) ประกอบด้วยกัมมันตภาพรังสีจำนวนสูงกว่าและโดยทั่วไปจำเป็นต้องมีการป้องกัน, แต่ไม่หล่อเย็น. ของเสียระดับกลางได้แก่เรซิน, กากตะกอนเคมี, และโลหะที่ใช้หุ้มเชื้อเพลิงนิวเคลียร์, รวมทั้งวัสดุที่ปนเปื้อนจากการรื้อถอนเครื่องปฏิกรณ์. มันอาจจะถูกทำให้เป็นผลึกในคอนกรีตหรือน้ำมันดินเพื่อการกำจัด. โดยกฏทั่วไป ของเสียอายุสั้น (ส่วนใหญ่เป็นวัสดุที่มิใช่เชื้อเพลิงจากเครื่องปฏิกรณ์) จะถูกฝังอยู่ในที่เก็บตื้นใต้ดินในขณะที่ของเสียอายุยืน (จากเชื้อเพลิงและเชื้อเพลิงที่ถูกนำกลับไปเข้ากระบวนการใหม่(อังกฤษ: fuel reprocessing)) จะถูกสะสมอยู่ในพื้นที่เก็บทางธรณีวิทยาลึกใต้ดิน(อังกฤษ: geological repository). กฎระเบียบของสหรัฐไม่ได้กำหนดประเภทของของเสียชนิดนี้, คำนี้ถูกใช้ในยุโรปและที่อื่นๆ.
ของเสียระดับสูง(อังกฤษ: High-level waste (HLW)) เกิดขึ้นจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์. มันประกอบด้วยผลิตภัณฑ์ฟิชชั่นและองค์ประกอบ transuranic ที่ถูกสร้างขึ้นในแกนเครื่องปฏิกรณ์. มันมีกัมมันตรังสีสูงและมักจะร้อน, HLW มีปริมาณกว่า 95 เปอร์เซ็นต์ของกัมมันตภาพรังสีทั้งหมดที่ถูกผลิตขึ้นในขั้นตอนของการผลิตไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์. ปริมาณของ HLW ทั่วโลกในขณะนี้เพิ่มขึ้นประมาณ 12,000 ตันทุกๆปี, ซึ่งเทียบเท่ากับรถโดยสารสองชั้นประมาณ 100 คันหรือโครงสร้างสองชั้นขนาดเท่าหนึ่งสนามบาสเกตบอล. โรงไฟฟ้??านิวเคลียร์ขนาด 1000 เมกะวัตต์จะผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้ว(ยังไม่ได้นำกลับไปเข้ากระบวนการใหม่)ประมาณ 27 ตันทุกปี.
ความขัดแย้งอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับการกำจัดกากนิวเคลียร์ระดับสูงคือข้อจำกัดที่สำคัญอย่างหนึ่งเกี่ยวกับการขยายตัวของพลังงานนิวเคลียร์ทั่วโลก. นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่เห็นแม่แบบ:Weasel-inlineด้วยว่าการแก้ปัญหาระยะยาวที่เป็นข้อเสนอหลักคือหลุมฝังลึกทางธรณีวิทยา, แบบที่เป็นในเหมืองหรือแบบรูเจาะลึก. อย่างไรก็ตาม เกือบหกทศวรรษที่ผ่านมาหลังจากพลังงานนิวเคลียร์เชิงพาณิชย์เริ่มดำเนินการ, ไม่มีสักรัฐบาลเดียวได้ที่ประสบความสำเร็จในการเปิดพื้นที่เก็บอย่างนั้นสำหรับกากนิวเคลียร์พลเรือนระดับสูง. ทางเลือกเช่นการนำกลับไปเข้ากระบวนการใหม่หรือการรีไซเคิลเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้วที่มีอยู่แล้วหรืออยู่ระหว่างการพัฒนายังคงสร้างของเสียและยังไม่ใช่โซลูชั่นโดยรวม. หลุมฝังลึกทางธรณีวิทยายังคงเป็นวิธีเดียวที่จะรับผิดชอบในการจัดการกับกากนิวเคลียร์ระดับสูง.
ตัวอย่างและมุมมองในการจัดการบทความนี้เกี่ยวเนื่องกับประเทศสหรัฐอเมริกาและไม่ได้เป็นตัวแทนมุมมองของทั่วโลกของเรื่อง กรุณาปรับปรุงบทความนี้และหารือเกี่ยวกับปัญหาในหน้าพูดคุย (พฤศจิกายน 2013)
ของเสีย transuranic(อังกฤษ: Transuranic waste (TRUW)) ตามที่ได้กำหนดโดยกฎระเบียบของสหรัฐคือ, โดยไม่คำนึงถึงรูปแบบหรือแหล่งกำเนิด, ของเสียที่มีการปนเปื้อนด้วย radionuclides (ที่มีครึ่งชีวิตมากกว่า 20 ปี) ของ transuranic ที่ปล่อยอนุภาคอัลฟา, และมีความเข้มข้นมากกว่า 100 nCi/g (3.7 MBq/กิโลกรัม), ไม่รวมของเสียระดับสูง. องค์ประกอบที่มีเลขอะตอมสูงกว่ายูเรเนียมจะเรียกว่า transuranic ("เกินกว่ายูเรเนียม"). เนื่องจากมันมีครึ่งชีวิตที่ยาว, TRUW จะถูกกำจัดอย่างระมัดระวังมากกว่าของเสียระดับต่ำและของเสียระดับกลาง. ในสหรัฐอเมริกา มันเกิดขึ้นส่วนใหญ่จากการผลิตอาวุธนิวเคลียร์และมันประกอบด้วยเสื้อผ้า, เครื่องมือ, เศษผ้า, สารตกค้าง, เศษวัสดุและรายการอื่นๆที่ปนเปื้อนด้วยธาตุกัมมันตรังสีจำนวนน้อย(ส่วนใหญ่พลูโตเนียม).
ภายใต้กฎหมายของสหรัฐฯ, ของเสีย transuranic แบ่งออกเป็น "จัดการโดยสัมผัส"(อังกฤษ: contact-handled (CH)) และ "จัดการระยะไกล"(อังกฤษ: remote-handled (RH)) บนพื้นฐานของอัตราปริมาณรังสีที่วัดได้ที่พื้นผิวของภาชนะบรรจุของเสีย. CH TRUW มีอัตราปริมาณรังสีที่พื้นผิวไม่เกิน 200 mrem ต่อชั่วโมง (2 mSv/ชม.) ในขณะที่ RH TRUW มีอัตราปริมาณรังสีที่พื้นผิวที่ 200 mrem/ชม. (2 mSv/ชม.) หรือสูงกว่า. CH TRUW ไม่ได้มีของเสียระดับสูงที่มีกัมมันตภาพรังสีสูงมากและไม่สร้างความร้อนที่สูง, แต่ RH TRUW มีกัมมันตรังสีสูง, ที่มีอัตราปริมาณรังสีที่พื้นผิวสูงถึง 1,000,000 mrem/ชม. (10,000 mSv/ชม.) สหรัฐอเมริกาในปัจจุบันทำการกำจัด TRUW ที่เกิดจากสิ่งอำนวยความสะดวกทางทหารที่โรงงานต้นแบบเพื่อแยกของเสีย(อังกฤษ: Waste Isolation Pilot Plant (WIPP)) ในแหล่งสะสมเกลือลึกลงไปใต้ดินในรัฐนิวเม็กซิโก.
วิธีการทางทฤษฎีเพื่อลดการสะสมของของเสียคือการปลดระวางเครื่องปฏิกรณ์ปัจจุบันและติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์ Generation IV หรือเครื่องปฏิกรณ์ของเหลวทอเรียมฟลูออไรด์แทน, ซึ่งสร้างของเสียต่อพลังงานที่สร้างขึ้นน้อยกว่า. เครื่องปฏิกรณ์เร็วตามหลักทฤษฎีสามารถบริโภคบางส่วนของของเสียที่มีอยู่, แต่'หน่วยงานรื้อถอนนิวเคลียร์ของสหราชอาณาจักร'ให้ความเห็นว่าเทคโนโลยีนี้ยังไม่สมบูรณ์และยังไม่พิสูจน์ในเชิงพาณิชย์ว่าใช้งานได้, และไม่น่าที่จะเริ่มใช้ได้ก่อนปี 2050.
ดูเพิ่มเติม: การจัดการกากกัมมันตรังสีระดับสูง, รายการของเทคโนโลยีการบำบัดกากนิวเคลียร์, และผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมของพลังงานนิวเคลียร์
ความกังวลโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการจัดการขยะนิวเคลียร์คือผลิตภัณฑ์ฟิชชั่นอายุยืนสองตัว ได้แก่ Tc-99 (ครึ่งชีวิต 220,000 ปี) และ I-129 (ครึ่งชีวิต 15,700,000 ปี), ซึ่งครอบงำกัมมันตภาพรังสีจากเชื้อเพลิงใช้แล้วหลังจากไม่กี่พันปีต่อมา. องค์ประกอบ transuranic เจ้าปัญหาส่วนใหญ่ในเชื้อเพลิงใช้แล้วคือ Np-237 (ครึ่งชีวิตสองล้านปี) และ Pu-239 (ครึ่งชีวิต 24,000 ปี). กากนิวเคลียร์ต้องการการบำบัดและการจัดการที่มีความซับซ้อนเพื่อประสบความสำเร็จในการแยกออกจากการมีปฏิสัมพันธ์กับชีวมณฑล(พื้นที่และชั้นบรรยากาศของโลกที่มีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่). สิ่งนี้มักจะจำเป็นในการบำบัด, ตามด้วยกลยุทธ์การจัดการในระยะยาวที่เกี่ยวข้องกับสถานที่จัดเก็บ, การกำจัด, หรือการเปลี่ยนแปลงของของเสียให้อยู่ในรูปแบบที่ไม่เป็นพิษ. รัฐบาลทั่วโลกกำลังพิจารณาช่วงของการจัดการของเสียและตัวเลือกการกำจัด, แม้ว่าจะมีความคืบหน้าที่จำกัดสำหรับการแก้ปัญหาการจัดการของเสียในระยะยาว.
ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20, มีหลายวิธีของการกำจัดกากกัมมันตรังสีที่ถูกตรวจสอบโดยประเทศนิวเคลียร์. ซึ่งได้แก่
การจัดเก็บระยะยาวของกากกัมมันตรังสีต้องมีการรักษาเสถียรภาพของของเสียให้อยู่ในรูปแบบที่จะไม่ตอบสนองหรือลดเกรดตลอดช่วงเวลา. วิธีหนึ่งที่จะทำเช่นนี้ได้คือการทำให้เป็นก้อน.. ปัจจุบันที่ Sellafield, ของเสียระดับสูง (ของเหลวที่เหลือจากการสกัดรอบแรกของ PUREX ) จะถูกผสมกับน้ำตาลแล้วเผาให้เป็นผง. การเผาให้เป็นผงเป็นการให้ของเสียที่ผ่านหลอดหมุนที่ร้อน. วัตถุประสงค์ของการเผาให้เป็นผงคือการทำให้น้ำระเหยออกจากของเสีย, และตัดไนเตรตของผลิตภัณฑ์ฟิชชั่นเพื่อช่วยให้เกิดความเสถียรของแก้วที่ผลิต.
'สะตุ'ที่ได้จะถูกป้อนอย่างต่อเนื่องเข้าไปในเตาเผาที่ได้รับความร้อนจากการเหนี่ยวนำที่มีเศษแก้วกระจัดกระจายอยู่. แก้วที่ได้จะเป็นสารใหม่ที่มีผลิตภัณฑ์ของเสียทั้งหลายถูกหลอมรวมกันเป็นเมทริกซ์แก้วเมื่อมันแข็งตัว. สารนี้, ในรูปของหลอมละลาย, จะถูกเทลงในภาชนะทรงกระบอกสแตนเลส ("ถัง") ในขั้นตอนเป็นกลุ่ม. เมื่อถูกหล่อเย็น, ของเหลวจะแข็งตัว ("เป็นก้อน") เป็นแก้ว. แก้วดังกล่าว, หลังจากถูกสร้างรูป, จะต้านทานต่อน้ำอย่างสูง.
แก้วดังกล่าวจะถูกใส่ไปใน'ถัง'แล้วปิดผนึกด้วยการเชื่อม. จากนั้นถังจะถูกทำความสะอาด, ตรวจสอบว่ามีการปนเปื้อนภายนอกหรือไม่, ถังเหล็กจะถูกนำไปเก็บไว้ในที่เก็บใต้ดิน. ผลิตภัณฑ์ของเสียจะไม่มีการจับต้องเป็นพัน ๆ ปี.
แก้วที่อยู่ภายในถังมักจะเป็นสารสีดำมันวาว. การทำงานทั้งหมดนี้ (ในสหราชอาณาจักร) จะทำโดยใช้ระบบ'เซลล์ร้อน'. น้ำตาลจะถูกใส่เข้าไปเพื่อควบคุมสารเคมีรูทีเนียมและเพื่อหยุดการก่อตัวของ RuO4 ระเหยที่ประกอบด้วยไอโซโทปกัมมันตรังสีรูทีเนียม. ในประเทศตะวันตก, แก้วปกติจะเป็นแก้วแบบ borosilicate (คล้ายกับ Pyrex), ในขณะที่ในประเทศในกลุ่มอดีตสหภาพโซเวียตมันเป็นเรื่องปกติท??ี่จะใช้แก้วฟอสเฟต. ปริมาณของผลิตภัณฑ์ฟิชชันในแก้วจะต้องถูกจำกัดเพราะบางสาร(แพลเลเดียม , กลุ่มโลหะ Pt อื่นๆ, และเทลลูเรียม) มีแนวโน้มที่จะสร้างขั้นตอนที่เป็นโลหะซึ่งแยกออกจากแก้ว. การทำให้เป็นก้อนเป็นกลุ่มใหญ่ใช้ไฟฟ้าเพื่อละลายดินและของเสีย, แล้วฝังลงใต้ดิน. ในเยอรมนี โรงงานทำให้เป็นก้อนอยู่ระหว่างการใช้งาน. นี่เป็นการบำบัดของเสียจากโรงงาน reprocessing สาธิตขนาดเล็กที่ถูกปิดตัวลง.
เป็นเรื่องปกติสำหรับของเสียที่เข้มแข็งขนาดกลางในอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ที่จะถูกบำบัดด้วยการแลกเปลี่ยนไอออนหรือวิธีการอื่นที่จะรวมกลุ่มให้กัมมันตภาพรังสีมีปริมาตรน้อยลง. กลุ่มกัมมันตรังสีที่น้อยลงมาก (หลังการบำบัด) มักจะระบายออก. ตัวอย่างเช่น มันเป็นไปได้ที่จะใช้ฟอริกไฮดรอกไซด์ในการรื้อถอนโลหะกัมมันตรังสีออกจากส่วนผสมของน้ำ. หลังจากไอโซโทปรังสีถูกดูดซึมเข้าสู่เฟอริกไฮดรอกไซด์, กากตะกอนที่เกิดขึ้นสามารถเก็บอยู่ในถังโลหะก่อนที่จะถูกนำมาผสมกับซีเมนต์เพื่อสร้างรูปแบบของของเสียที่เป็นของแข็ง. เพื่อให้ได้รับผลการดำเนินงานในระยะยาวที่ดีกว่า (เสถียรภาพทางกลไก) จากรูปแบบดังกล่าว, พวกมันอาจจะถูกทำจากส่วนผสมของเถ้าลอยหรือตะกรันเตาหลอมเหล็ก, และปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์, แทนที่จะเป็นของคอนกรีตธรรมดา (ที่ทำด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์กรวดและทราย)
Synroc (หินสังเคราะห์)ของออสเตรเลียเป็นวิธีที่ซับซ้อนมากขึ้นเพื่อไม่ให้มีการเคลื่อนย้ายของเสียดังกล่าวและขั้นตอนนี้ในที่สุดอาจจะนำมาใช้ในเชิงพาณิชย์สำหรับของเสียพลเรือน (มันกำลังได้รับการพัฒนาขึ้นมาสำหรับของเสียทางทหารของสหรัฐอเมริกา). Synroc ถูกคิดค้นโดยศาสตราจารย์ Ted Ringwood (นักธรณีเคมี) ที่มหาวิทยาลัยแห่งชาติออสเตรเลีย. Synroc ประกอบด้วย pyrochlore และแร่ธาตุชนิด cryptomelane. รูปแบบเดิมของ Synroc (Synroc C) ได้รับการออกแบบมาสำหรับของเสียเหลวระดับสูง (PUREX raffinate) จากเครื่องปฏิกรณ์ light water. แร่ธาตุหลักใน Synroc นี้คือ hollandite (BaAl2Ti6O16), zirconolite (CaZrTi2O7) และ perovskite (CaTiO3). zirconolite และ perovskite เป็นเจ้าภาพสำหรับ actinides. strontium และ barium จะถูกติดแน่นใน perovskite. ซีเซียมจะถูกติดแน่นอยู่ใน hollandite.
กรอบเวลาในคำถามเมื่อจัดการกับกากกัมมันตรังสีจะอยู่ในช่วง 10,000 ถึง 1,000,000 ปี, ตามการศึกษาที่มีพื้นฐานจากผลกระทบของปริมาณรังสีโดยประมาณ. นักวิจัยชี้ให้เห็นว่าการคาดการณ์ของความเสียหายต่อสุขภาพสำหรับระยะเวลาดังกล่าวควรได้รับการตรวจสอบขั้นวิกฤต. การศึกษาในทางปฏิบัติจะพิจารณาเพียงไม่เกิน 100 ปีเฉพาะในส่วนที่เกี่ยวข้องกับการวางแผน และการประเมินค่าใช้จ่ายอย่างมีประสิทธิภาพ. พฤติกรรมในระยะยาวของกากกัมมันตรังสียังคงอยู่ภายใต้โครงการวิจัยต่อเนื่องในกระบวนการคาดการณ์ทางด้านธรณีวิทยาของเปลือกโลกหรือ geoforecasting.
การจัดเก็บถังแห้งมักจะเกี่ยวข้องกับการนำของเสียออกจากศูนย์รวมเชื้อเพลิงใช้แล้วและทำการปิดผนึกมัน (พร้อมกับก๊าซเฉื่อย) ในถังเหล็กที่วางอยู่ในถังคอนกรีตซึ่งทำหน้าที่เป็นโล่รังสี. มันเป็นวิธีที่ค่อนข้างไม่แพงซึ่งจะสามารถทำได้ในสถานที่กลางหรือสถานที่ที่ติดกันกับสถานที่ตั้งเครื่องปฏิกรณ์. ของเสียสามารถถูกเคลื่อนย้ายออกมาได้อย่างง่ายดายเพื่อทำการนำกลับไปเข้ากระบวนการใหม่
กระบวนการของการเลือกสถานที่เก็บลึกใต้ดินขั้นสุดท้ายที่เหมาะสมสำหรับของเสียระดับสูงและเชื้อเพลิงใชัแล้วขณะนี้กำลังได้รับการดำเนินการอยู่ในหลายประเทศ, ซึ่งคาดว่าสถานที่เก็บแรกจะได้รับมอบหมายหลังจากปี 2010. แนวคิดพื้นฐานคือการหาแหล่งก่อตัวทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่ที่มั่นคงและใช้เทคโนโลยีการทำเหมืองแร่เพื่อขุดเป็นอุโมงค์หรือใช้เครื่องเจาะอุโมงค์ขนาดใหญ่ (คล้ายกับเครื่องที่ใช้ในการเจาะช่องอุโมงค์จากอังกฤษไปฝรั่งเศส) ในการเจาะเป็นโพรงยาว 500 เมตร (1,600 ฟุต)ถึง 1,000 เมตร (3,300 ฟุต) ใต้ผิวดินเพื่อสร้างห้องพักหรือห้องมั่นคงใต้ดินสำหรับเก็บกักกากกัมมันตรังสีระดับสูง. เป้าหมายคือเพื่อแยกกากนิวเคลียร์อย่างถาวรจากสภาพแวดล้อมของมนุษย์. หลายคนยังคงไม่สบายใจกับการหยุดชะงักการดูแลของระบบการกำจัดนี้อย่างกระทันหันโดยแนะนำให้ทำการจัดการและการตรวจสอบที่ยั่งยืนเพื่อเพิ่มการระมัดระวังให้มากยิ่งขึ้น.
เนื่องจากว่าสายพันธุ์กัมมันตรังสีบางสายพันธ์มีครึ่งชีวิตที่ยาวกว่าหนึ่งล้านปี, การรั่วไหลจากภาชนะที่ใส่และอัตราการย้ายถิ่นของ radionuclide แม้ว่าจะต่ำมากก็ตามจะต้องถูกนำมาพิจารณา. นอกจากนี้ มันอาจต้องใช้มากกว่าหนึ่งครึ่งชีวิตจนกระทั่งวัสดุนิวเคลียร์บางส่วนสูญเสียกัมมันตภาพรังสีมากพอที่จะยุติการเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต. การทบทวนของโครงการการกำจัดกากกัมมันตรังสีโดยสถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์แห่งชาติสวีเดนในปี 1983 พบว่าการประมาณการของประเทศสำหรับระยะเวลาหลายแสนปี-บางทีอาจจะถึงหนึ่งล้านปี-สำหรับการแยกขยะเป็นสิ่งที่ "มีความจำเป็นต้องมีอย่างเต็มที่.". นอกเหนือจากการเจือจาง, องค์ประกอบที่มีความเสถียรทางเคมีที่เป็นพิษในของเสียบางอย่างเช่นสารหนูยังคงเป็นพิษอยู่ได้ถึงหลายพันล้านปีหรือไม่มีกำหนด.
มีการแนะนำให้ทำการกำจัดกากกัมมันตรังสีที่ใต้พื้นมหาสมุทร(อังกฤษ: Ocean floor disposal), โดยพบว่าน้ำที่ลึกลงไปในมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือไม่ได้มีการแลกเปลี่ยนด้วยน้ำตื้นประมาณ 140 ปีบนพื้นฐานของข้อมูลที่บันทึกปริมาณออกซิเจนในช่วง 25 ปี. การกำจัดใต้พื้นมหาสมุทรพวกนี้รวมถึงการฝังใต้ที่ราบก้นสนมุทรที่มั่นคง, การฝังในเขตมุดตัวของเปลือกโลกที่ค่อยๆพัดพาของเสียลงใต้ผิวเนื้อเปลือกโลก, และการฝังใต้เกาะธรรมชาติหรือเกาะที่มนุษย์สร้างขึ้นที่อยู่ห่างไกล. ในขณะที่วิธีการเหล่านี้ทั้งหมดมีประโยชน์และจะอำนวยความสะดวกในการแก้ปัญหาระหว่างประเทศที่จะแก้ไขปัญหาการกำจัดกากกัมมันตรังสี, พวกมันยังต้องมีการแก้ไขเพิ่มเติมกฎหมายทะเล.
มาตรา 1 (นิยาม), 7, พิธีสารอนุสัญญาว่าด้วยการป้องกันมลพิษทางทะเลโดยทิ้งของเสียและเรื่องอื่นๆ ปี 1996, (อนุสัญญาทุ่มตลาดลอนดอน) กล่าวว่า:
"ทะเล" หมายถึงน้ำทะเลทั้งหมดนอกเหนือจากน่านน้ำภายในของรัฐ, เช่นเดียวกับพื้นทะเลและดินชั้นล่างของมัน; จะไม่รวมถึงที่เก็บย่อยก้นทะเลที่เข้าถึงได้จากแผ่นดิน".
วิธีการกำจัดของเสียโดยฝังกลบบนบกที่เป็นข้อเสนอเพื่อกำจัดกากนิวเคลียร์ตามเขตมุดตัวของเปลือกโลกที่เข้าถึงได้จากภาคพื้นดิน จึงไม่ใช้สิ่งต้องห้ามตามข้อตกลงระหว่างประเทศ. วิธีการนี้ได้รับการอธิบายว่าเป็นวิธีการทำงานได้มากที่สุดของการกำจัดกากกัมมันตรังสี, และเป็นศิลปะที่งดงามในด้านเทคโนโลยีการกำจัดกากนิวเคลียร์ของปี 2001. อีกวิธีหนึ่งที่เรียกว่า Remix & Return จะบ่มของเสียระดับสูงกับแร่ยูเรเนียมและจะขัดสีหางแร่เพื่อลดระดับของกัมมันตภาพรังสีให้เหลือเท่าเดิมของแร่ยูเรเนียมดิบ, จากนั้นก็เก็บมันไว้ในเหมืองแร่ยูเรเนียมที่ไม่ได้ใช้งาน. วิธีนี้จะสร้างงานกำจัดของเสียให้กับคนงานเหมืองเป็นสองเท่า, และช่วยอำนวยความสะดวกในวงจรที่เรียกว่า'จากเปลไปที่หลุมฝังศพ'สำหรับวัสดุกัมมันตรังสี แต่จะไม่เหมาะสมสำหรับเชื้อเพลิงใช้แล้วในเครื่องปฏิกรณ์ในกรณีที่ไม่มีการนำกลับไปเข้ากระบวนการใหม่, เพราะในตัวมันปรากฏว่ามีส่วนประกอบของธาตุกัมมันตรังสีเป็นพิษสูงเช่นพลูโตเนียม
การกำจัดแบบรูเจาะลึก(อังกฤษ: Deep borehole disposal)เป็นแนวคิดของการกำจัดกากกัมมันตรังสีระดับสูงจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ในรูเจาะที่ลึกมากๆ. การกำจัดแบบนี้พยายามที่จะเก็บของเสียที่ลึกมากที่สุดถึง 5 กิโลเมตร (3.1 ไมล์) ใต้พื้นผิวของโลกและอาศัยหลักเบื้องต้นในอุปสรรคอันยิ่งใหญ่ทางธรณีวิทยาธรรมชาติเพื่อเก็บกักของเสียได้อย่างปลอดภัยและถาวรเพื่อที่ว่ามันจะไม่มีโอกาสก่อให้เกิดภัยคุกคามต่อสภาพแวดล้อม. เปลือกโลกประกอบด้วย 120 ล้านล้านตันของทอเรียมและ 40 ล้านล้านตันของยูเรเนียม (ส่วนใหญ่ค่อนข้างมีร่องรอยความเข้มข้นแต่ละตัวของจำนวนส่วนต่อล้าน บวกกับมากกว่า 3*1019 ตันมวลของเปลือกโลก), ท่ามกลางไอโซโทปรังสีธรรมชาติอื่นๆ. เนื่องจากชิ้นส่วนของนิวไคลด์ที่เสื่อมสลายต่อหน่วยของเวลาจะแปรผกผันกับครึ่งชีวิตของไอโซโทป, กัมมันตภาพรังสีสัมพันธ์ของปริมาณไอโซโทปรังสีที่มนุษย์สร้างขึ้นที่น้อยกว่า (เป็นจำนวนหลักพันแทนที่จะเป็นล้านล้านตัน) จะลดลงทันทีที่ไอโซโทปที่มีครึ่งชีวิตที่สั้นมากๆกว่ากลุ่มของไอโซโทปรังสีธรรมชาติที่สลายตัวไป
ในเดือนมกราคม 2013, สภามณฑลคัมเบรีปฏิเสธข้อเสนอของรัฐบาลกลางสหราชอาณาจักรที่จะเริ่มต้นการทำงานของสถานที่ทิ้งกากนิวเคลียร์ที่เก็บอยู่ใต้ดินใกล้กับอุทยานแห่งชาติ Lake District. "สำหรับชุมชนเจ้าของพื้นที่ใดๆ จะมีแพคเกจผลประโยชน์ของชุมชนที่สำคัญที่มีมูลค่าหลายร้อยล้านปอนด์" เอ็ด ดาวี่ เลขาธิการกระทรวงพลังงานกล่าง, แต่กระนั้น, ผู้ออกเสียงท้องถิ่นโหวต 7-3 คัดค้านการต่อเนื่องของงานวิจัย, หลังจากได้ยินหลักฐานการติดต่อจากนักธรณีวิทยาอิสระว่า "ชั้นดินที่ร้าวของเขตทำให้มันเป็นไปไม่ได้ที่จะมอบความไว้วางใจที่จะมีวัสดุที่เป็นอันตรายและมีพิษอยู่นานนับพันปีดังกล่าว".
มีข้อเสนอมานานแล้วสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ที่บริโภคกากนิวเคลียร์และแปลงร่างมันให้เป็นกากนิวเคลียร์อย่างอื่นที่เป็นอันตรายน้อยกว่า. โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เครื่องปฏิกรณ์แบบ Integral Fast เป็นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ถูกนำเสนอ, ที่มีวัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ไม่ผลิตของเสีย transuranic และในความเป็นจริง, อาจจะกินของเสีย transuranic ด้วยซ้ำ. มันดำเนินการไปได้ไกลจนถึงการทดสอบขนาดใหญ่, แต่ถูกยกเลิกไปโดยรัฐบาลสหรัฐ. อีกวิธีหนึ่ง, ถือว่าปลอดภัยกว่า แต่ต้องมีการพัฒนามากขึ้น, คือการอุทิศให้เครื่องปฏิกรณ์แบบกึ่งวิกฤต(อังกฤษ: subcritical reactor) ทำงานโดยเฉพาะกับการแปลงร่างขององค์ประกอบ transuranic ที่เหลือตกค้างอยู่
ไอโซโทปที่พบในกากนิวเคลียร์และที่เป็นตัวแทนถึงความกังวลในแง่ของการขยายการใช้งานคือ Pu-239. ปริมาณโดยประมาณของพลูโตเนียมทั้งหมดในโลกเมื่อปี 2000 คือ 1,645 เมตริกตัน, ในจำนวนนั้น 210 MT ได้ถูกแยกออกจากกันโดยนำกลับไปเข้ากระบวนการใหม่[ต้องการอ้างอิง]. คลังสำรองขนาดใหญ่ของพลูโตเนียมเป็นผลมาจากการผลิตตัวมันภายในเครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้ยูเรเนียมเป็นเชื้อเพลิงและจากการนำกลับไปเข้ากระบวนการใหม่ของพลูโตเนียมเกรดอาวุธในโครงการผลิตอาวุธ. ตัวเลือกสำหรับการกำจัดพลูโตเนียมนี้คือการใช้เป็นเชื้อเพลิงในเครื่องปฏิกรณ์แบบน้ำเบา (LWR) ดั้งเดิม. หลายประเภทของเชื้อเพลิงที่มีประสิทธิภาพการทำลายพลูโตเนียมที่แตกต่างกันอยู่ระหว่างการศึกษา. ดูการแปลงร่างนิวเคลียร์.
การแปลงร่างเป็นสิ่งต้องห้ามในสหรัฐอเมริกาในเดือนเมษายนปี 1977 โดยประธานาธิบดีคาร์เตอร์เนื่องจากอันตรายจากการแพร่กระจายของพลูโตเนียม, แต่ประธานาธิบดีเรแกนยกเลิกการห้ามในปี 1981. เนื่องจากการสูญเสียและความเสี่ยงทางเศรษฐกิจ, การก่อสร้างโรงงาน reprocessing ในช่วงเวลานี้ไม่สามารถกลับมาทำงานต่อได้. เนื่องจากความต้องการพลังงานที่สูง, งานตามวิธีการได้ถูกดำเนินการต่อในสหภาพยุโรป. สิ่งนี้มีผลให้เกิดเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เพื่องานวิจัยในทางปฏิบัติที่เรียกว่า Myrrha ที่ทำให้การแปลงร่างเป็นไปได้. นอกจากนี้โปรแกรมการวิจัยใหม่ที่เรียกว่า ACTINET ได้รับการเริ่มต้นในสหภาพยุโรปเพื่อให้การแปลงร่างขนาดใหญ่ระดับอุตสาหกรรมเป็นไปได้. ตามที่โครงการหุ้นส่วนพลังงานนิวเคลียร์ทั่วโลกปี 2007 (อังกฤษ: Global Nuclear Energy Partnership (GNEP)) ของประธานาธิบดีบุช, สหรัฐอเมริกาในขณะนี้กำลังส่งเสริมอย่างแข็งขันในการวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีการแปลงร่างที่จำเป็นในการลดอย่างโดดเด่นของปัญหาการบำบัดกากนิวเคลียร์.
ศึกษาทฤษฎีที่เกี่ยวข้องกับการใช้งานของเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชั่นที่เรียกว่า "เตาเผา actinide" ที่เครื่องปฏิกรณ์พลาสม่าฟิวชั่นเช่นในtokamak, อาจถูก "โด๊ป" ด้วยจำนวนน้อยของอะตอม transuranic "ส่วนน้อย" ซึ่งจะถูกแปลงร่าง (หมายถึงการฟิชชั่นในกรณี actinide) ให้เป็นองค์ประกอบที่เบากว่าในระหว่างการระดมโจมตีอย่างต่อเนื่องของพวกมันโดยนิวตรอนพลังงานสูงมากที่ผลิตโดยฟิวชั่นของดิวเทอเรียมและทริเทียมในเครื่องปฏิกรณ์. การศึกษาที่ MIT พบว่ามีเพียง 2 หรือ 3 เครื่องปฏิกรณ์ฟิวชั่นเท่านั้นที่มีพารามิเตอร์ที่คล้ายกับของเครื่องปฏิกรณ์เพื่อการทดลองเทอร์โมนิวเคลียร์นานาชาติ(อังกฤษ: International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER)) ที่สามารถแปลงร่างทั้งหมดของการผลิต actinide ส่วนน้อยประจำปีจากทั้งหมดของเครื่องปฏิกรณ์น้ำเบาที่ดำเนินงานในปัจจุบันในกองทัพเรือสหรัฐอเมริกาในขณะเดียวกันกับการผลิตกระแสไฟฟ้าประมาณ 1 กิกะวัตต์จากเครื่องปฏิกรณ์แต่ละตัว.
อีกตัวเลือกหนึ่งคือการหาทางใช้งานสำหรับไอโซโทปในกากนิวเคลียร์เพื่อนำมันกลับมาใช้อีก. ที่ทำไปแล้ว, ซีเซียม 137, strontium-90 และไอโซโทปบางตัวอื่นๆจะถูกสกัดออกเพื่อใช้ในงานอุตสาหกรรมบางอย่างเช่นการฉายรังสีอาหารและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเรดิโอไอโซโทปเทอร์โมอิเล็กทริก. อย่างไรก็ตาม การนำกลับมาใช้ใหม่ไม่ได้ขจัดความจำเป็นในการจัดการกับไอโซโทปรังสี, แต่มันจะช่วยลดปริมาณของเสียที่ถูกผลิตขึ้น.
วิธีการผลิตไฮโดรคาร์บอนโดยใช้นิวเคลียร์ช่วย(อังกฤษ: The Nuclear Assisted Hydrocarbon Production Method), ยื่นขอสิทธิบัตรแคนาดาเลขที่ 2659302, เป็นวิธีการจัดเก็บชั่วคราวหรือถาวรของวัสดุกากนิวเคลียร์ที่ประกอบไปด้วยการวางวัสดุของเสียในพื้นที่เก็บหรือรูเจาะหนึ่งที่หรือมากกว่าหนึ่งที่, โดยพื้นที่เก็บหรือรูเจาะดังกล่าวจะถูกสร้างเขัไปในแหล่งก่อตัวของน้ำมันที่ไม่ปกติ(อังกฤษ: unconventional oil formation). การไหลของความร้อนของวัสดุของเสียจะทำให้แหล่งก่อตัวแตกหักและเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพและ/หรือทางเคมีของวัสดุไฮโดรคาร์บอนภายในแหล่งก่อตัวใต้ดินเพื่อยอมให้ทำการกำจัดวัสดุที่ถูกเปลี่ยนแปลงนั้น. ส่วนผสมของสารไฮโดรคาร์บอน, ไฮโดรเจนและ/หรือของเหลวสะสมอื่น ๆ จะถูกผลิตจากแหล่งก่อตัว. กัมมันตภาพรังสีของกากกัมมันตรังสีระดับสูงช่วยต้านทานการขยายการใช้งานของพลูโตเนียมที่วางอยู่ในขอบของพื้นที่เก็บหรือส่วนที่ลึกที่สุดของรูเจาะ
เครื่องปฏิกรณ์แบบ Breeder สามารถทำงานบน U-238 และองค์ประกอบ transuranic ซึ่งประกอบด้วยส่วนใหญ่ของกัมมันตภาพรังสีของเชื้อเพลิงใช้แล้วในช่วงเวลา 1,000-100,000 ปี
การกำจัดในอวกาศเป็นที่น่าสนใจเพราะมันถอดกากนิวเคลียร์ออกจากโลก. แต่ก็มีข้อเสียอย่างมีนัยสำคัญเช่นศักยภาพสำหรับความล้มเหลวหายนะของยานส่ง, ซึ่งสามารถแพร่กระจายสารกัมมันตรังสีออกสู่บรรยากาศและทั่วโลก. การส่งขึ้นไปจะต้องทำหลายครั้งมากเพราะไม่มีจรวดเครื่องใหนที่จะสามารถบรรทุกวัสดุจำนวนมากเมื่อเทียบกับปริมาณของเสียทั้งหมดที่จะต้องถูกกำจัด. วิธีนี้ทำให้ข้อเสนอเป็นไปไม่ได้ในเชิงเศรษฐกิจและมันจะเพิ่มความเสี่ยงของความล้มเหลวของการส่งขึ้นไปอย่างน้อยหนึ่งครั้งหรือมากกว่า. เพื่อทำให้เรื่องนี้ยุ่งยากขึ้นไปอีก, ข้อตกลงระหว่างประเทศในการควบคุมโปรแกรมดังกล่าวจะต้องมีการจัดตั้งขึ้น. ค่าใช้จ่ายและความน่าเชื่อถือที่เพียงพอของระบบการส่งจรวดที่ทันสมัยสำหรับการกำจัดในอวกาศเป็นหนึ่งของแรงจูงใจที่จะให้ความสนใจระบบการส่งยานอวกาศที่ไม่ใช้จรวดเช่น mass drivers, ลิฟต์อวกาศ, และข้อเสนออื่น ๆ
ประเทศส่วนใหญ่ล้ำหน้าไปมากกว่าประเทศสหรัฐอเมริกาในแผนการพัฒนาสำหรับการกำจัดกากกัมมันตรังสีระดับสูง. สวีเดนและฟินแลนด์ไปไกลที่สุดพร้อมกับการให้คำมั่นในการใช้เทคโนโลยีการกำจัดเฉพาะอย่าง, ในขณะที่คนอื่นๆแปรรูปเชื้อเพลิงใช้แล้วหรือทำสัญญากับฝรั่งเศสหรือสหราชอาณาจักรในการที่จะทำมัน, เอาผลที่ได้คือพลูโตเนียมและของเสียระดับสูงกลับ. "ปริมาณพลูโตเนียมคงค้างที่เพิ่มขึ้นจากการนำกลับไปเข้ากระบวนการใหม่ที่กำลังพัฒนาขึ้นในหลายประเทศ ... มันเป็นที่น่าสงสัยว่าการนำกลับไปเข้ากระบวนการใหม่เป็นสิ่งที่สมควรทำในด้านเศรษฐกิจหรือไม่ในสภาพแวดล้อมปัจจุบันที่ยูเรเนียมมีราคาถูก".
ในหลายประเทศในยุโรป (เช่นอังกฤษ, ฟินแลนด์, เนเธอร์แลนด์, สวีเดนและสวิส) ความเสี่ยงหรือการจำกัดการโด๊ปของสมาชิกของประชาคมที่สัมผัสกับรังสีจากสิ่งอำนวยความสะดวกที่ปล่อยกากนิวเคลียร์ระดับสูงในอนาคตมีความเข้มงวดมากขึ้นกว่าที่ได้รับการแนะนำโดย 'คณะกรรมการระหว่างประเทศว่าด้วยการป้องกันรังสี'หรือที่ถูกนำเสนอในสหรัฐอเมริกา. ข้อจำกัดของยุโรปมักจะเข้มงวดกว่ามาตรฐานที่แนะนำในปี 1990 โดยคณะกรรมการระหว่างประเทศว่าด้วยการป้องกันรังสีถีง 20 เท่า และเข้มงวดมากกว่าถึงสิบเท่าของมาตรฐานที่เสนอโดยสำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมสหรัฐ (EPA) สำหรับคลังเก็บของเสียนิวเคลียร์ที่ Yucca Mountain สำหรับ 10,000 ปีแรกหลังจากปิดคลัง.
มาตรฐาน EPA ของสหรัฐอเมริกาที่ถูกนำเสนอสำหรับมากกว่า 10,000 ปีจะเขัมงวดกว่า 250 เท่าของขีดจำกัดยุโรป. EPA สหรัฐอเมริกาเสนอข้อกำหนดทางกฎหมายสูงสุดที่ 3.5 millisieverts (350 millirem) ในแต่ละปีให้กับประชาชนในท้องถิ่นหลังจาก 10,000 ปี, ซึ่งจะขึ้นไปหลายเปอร์เซ็นต์ของแม่แบบ:Vagueการสัมผัสที่ได้รับในปัจจุบันโดยบางประชากรในภูมิภาคที่โดนรังสีพื้นหลังตามธรรมชาติที่สูงที่สุดในโลก, แม้ว่า DOE ของสหรัฐได้ทำนายว่า ปริมาณรังสีที่ได้รับจะต่ำกว่าขีดจำกัดนั้นมากก็ตาม. ในช่วงระยะเวลาหลายพันปี, หลังจากที่ไอโซโทปรังสีที่มีครึ่งชีวิตระยะสั้นที่แข็งขันที่สุดมีการสลายฝัง, การฝังกากนิวเคลียร์ของสหรัฐอเมริกาจะเพิ่มกัมมันตภาพรังสีในด้านบน 2000 ฟุตของหินและดินในประเทศสหรัฐอเมริกาในพื้นที่ (10 ล้านกิโลเมตร2) หรือ ? 1 ใน 10 ล้านส่วนของปริมาณสะสมของไอโซโทปรังสีตามธรรมชาติโดยปริมาตร, แต่บริเวณใกล้เคียงของสถานที่ตั้งน่าจะมีความเข้มข้นของไอโซโทปรังสีเทียมใต้ดินที่สูงกว่าค่าเฉลี่ยดังกล่าว.
หลังจากการคัดค้านอย่างรุนแรงเกี่ยวกับแผนและการเจรจาระหว่างประเทศมองโกเลียกับประเทศญี่ปุ่นและสหรัฐอเมริกาในการสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกกากนิวเคลียร์ในประเทศมองโกเลีย, มองโกเลียได้หยุดการเจรจาทั้งหมดในเดือนกันยายน 2011. การเจรจาเหล่านี้เริ่มต้นหลังจากรัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงพลังงานสหรัฐอเมริกา นายแดเนียล บี Poneman เยือนมองโกเลียในเดือนกันยายน 2010. การเจรจาถูกจัดขึ้นในกรุงวอชิงตันดีซีระหว่างเจ้าหน้าที่ของประเทศญี่ปุ่น, สหรัฐอเมริกาและมองโกเลียในเดือนกุมภาพันธ์ 2011. หลังจากนี้ สหรัฐอาหรับเอมิเรต (UAE), ซึ่งต้องการซื้อเชื้อเพลิงนิวเคลียร์จากมองโกเลีย, ได้เข้าร่วมในการเจรจา. การเจรจาถูกเก็บเป็นความลับ, และถึงแม้ว่า หนังสือพิมพ์ข่าวรายวัน Mainichi ได้รายงานเรื่องนี้ในเดือนพฤษภาคม. มองโกเลียปฏิเสธอย่างเป็นทางการของการมีอยู่ของการเจรจาเหล่านี้. แต่ด้วยอาการตกใจกับข่าวนี้, ประชาชนชาวมองโกเลียประท้วงต่อต้านแผนการและเรียกร้องให้รัฐบาลถอนแผนและเปิดเผยข้อมูล. ประธานาธิบดีมองโกเลีย Tsakhia Elbegdorj ออกคำสั่งประธานาธิบดีเมื่อวันที่ 13 กันยายนห้ามการเจรจาต่อรองกับรัฐบาลต่างประเทศหรือองค์การระหว่างประเทศเกี่ยวกับแผนของการจัดเก็บกากนิวเคลียร์ในประเทศมองโกเลีย. รัฐบาลมองโกเลียได้กล่าวหาว่าหนังสือพิมพ์ในการแจกจ่ายข้อเรียกร้องอันเป็นเท็จไปทั่วโลก. หลังจากคำสั่งของประธานาธิบดี, ประธานาธิบดีของมองโกเลียได้ไล่ออกบุคคลที่คาดว่ามีส่วนเกี่ยวข้องในการเจรจาเหล่านี้.
เจ้าหน้าที่ในอิตาลีกำลังสืบสวน 'Ndrangheta ตระกูลมาเฟียใยข้อหาค้าขายและการลักลอบทิ้งกากนิวเคลียร์ผิดกฎหมาย. ตามที่ whistleblower, ผู้จัดการคนหนึ่งของหน่วยงานวิจัยพลังงานของอิตาลี (Enea) ได้จ่ายเงินให้ตระกูลนี้เพื่อกำจัด 600 ถังของของเสียที่เป็นพิษและปนเปื้อนกัมมันตรังสีจากอิตาลี, สวิส, ฝรั่งเศส, เยอรมนีและสหรัฐอเมริกาด้วยมีโซมาเลียเป็นปลายทาง, ที่ซึ่งของเสียจะถูกฝังหลังจากซื้อตัวนักการเมืองท้องถิ่น. อดีตลูกจ้างหลายคนของ Enea ถูกสงสัยว่าจ่ายเงินให้อาชญากรเพื่อให้ของเสียออกไปจากมือของพวกเขาในช่วงปี 1980s และ 1990s. การจัดส่งไปโซมาเลียได้ทำอย่างต่อเนื่องในช่วงปี 1990s, ในขณะที่ตระกูล 'Ndrangheta ยังขนส่งของเสียเป็นจำนวนมาก, รวมทั้งของเสียกัมมันตรังสีจากโรงพยาบาล, และส่งพวกมันลงไปที่พื้นทะเลนอกชายฝั่ง Calabrian. ตามที่กลุ่มสิ่งแวดล้อม Legambiente, อดีตสมาชิกหลายคนของ 'Ndrangheta ได้กล่าวว่าพวกเขาถูกจ้างให้ไปจมเรือที่มีวัสดุกัมมันตรังสีในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา.
เหตุบังเอิญไม่กี่ครั้งได้เกิดขึ้นเมื่อวัสดุกัมมันตรังสีถูกกำจัดอย่างไม่ถูกต้อง, การป้องกันในระหว่างการขนส่งมีข้อบกพร่อง, หรือเมื่อมันเพียงแต่ถูกทอดทิ้งหรือแม้กระทั่งมันถูกขโมยมาจากแหล่งเก็บของเสีย. ในสหภาพโซเวียต, ของเสียที่ถูกเก็บไว้ในทะเลสาบ Karachay ถูกพัดไปทั่วพื้นที่ระหว่างเกิดพายุฝุ่นหลังจากที่บางส่วนทะเลสาบแห้งลง. ที่ Maxey Flat, สิ่งอำนวยความสะดวกกากกัมมันตรังสีระดับต่ำที่ตั้งอยู่ในเคนตั๊กกี้, สนามเพลาะที่ใช้เก็บกักที่ปกคลุมด้วยฝุ่น, แทนที่จะเป็นเหล็กหรือซีเมนต์, ได้ทรุดตัวลงระหว่างที่น้ำฝนที่ตกหนักไหลลงไปในสนามเพลาะและเต็มไปด้วยน้ำ. น้ำที่ท่วมในสนามเพลาะกลายเป็นกัมมันตรังสีและต้องได้รับการกำจัดที่สิ่งอำนวยความสะดวกที่ Maxey Flat เอง. ในกรณีอื่น ๆ ของการเกิดอุบัติเหตุกากกัมมันตรังสี, ทะเลสาบหรือสระน้ำที่กากกัมมันตรังสีล้นลงสู่แม่น้ำโดยบังเอิญในระหว่างพายุพิเศษ[ต้องการอ้างอิง]. ในอิตาลี, แหล่งสะสมกากกัมมันตรังสีหลายแห่งปล่อยให้วัสดุไหลลงไปในแม่น้ำ, จึงทำให้เกิดการปนเปื้อนในน้ำสำหรับใช้ภายในประเทศ. ในฝรั่งเศส, ในช่วงฤดูร้อนของปี 2008 หลายเหตุการณ์ได้เกิดขึ้น; หนึ่งในนั้น, ที่โรงงาน Areva ใน ศูนย์พลังงานนิวเคลียร์ Tricastin, มีรายงานว่าในระหว่างการดำเนินการระบายน้ำ, ของเหลวที่ประกอบด้วยยูเรเนียมที่ยังไม่ได้รับการบำบัดได้ล้นออกมาจากถังชำรุดและประมาณ 75 กิโลกรัมของวัสดุกัมมันตรังสีได้ซึมลงไปในพื้นดินและจากนั้นก็ลงไปในแม่น้ำสองสายในบริเวณใกล้เคียง; อีกกรณีหนึ่ง, พนักงานกว่า 100 คนถูกปนเปื้อนด้วยปริมาณรังสีที่ต่ำ.
การหากินกับซากวัสดุกัมมันตรังสีที่ถูกทอดทิ้งเป็นอีกสาเหตุหนึ่งในหลายๆสาเหตุของการสัมผัสกับรังสี, ส่วนใหญ่ในประเทศกำลังพัฒนา, ซึ่งอาจจะมีกฎระเบียบที่น้อยกว่าสำหรับสารอันตราย (และบางครั้งการศึกษาทั่วไปเกี่ยวกับกัมมันตภาพรังสีและอันตรายของมันมีน้อยเกินไป) และตลาดสำหรับซากสินค้าและเศษโลหะ. ผู้ที่หากินกับซากและพวกที่ซื้อวัสดุส่วนใหญ่มักจะไม่ได้ระมัดระวังว่าวัสดุมีการปนเปื้อนกัมมันตรังสีและมันจะถูกเลือกเนื่องจากความสวยงามหรือเศษค่าของมัน. ความไม่รับผิดชอบเจ้าของวัสดุกัมมันตรังสี, มักจะเป็นโรงพยาบาล, มหาวิทยาลัยหรือทหาร, และการขาดกฏระเบียบเกี่ยวกับกากกัมมันตรังสี, หรือการขาดการบังคับใช้กฎระเบียบดังกล่าว, เป็นปัจจัยที่สำคัญในการเปิดรับรังสี. ตัวอย่างของการเกิดอุบัติเหตุที่เกี่ยวข้องกับการทุบทิ้งสารกัมมันตรังสีที่มาจากโรงพยาบาล, ดูอุบัติเหตุ Goi?nia.
อุบัติเหตุจากการขนส่งที่เกี่ยวข้องกับเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้วจากโรงไฟฟ้าไม่น่าจะมีผลกระทบอย่างรุนแรงเนื่องจากความแข็งแรงของถังจัดส่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้ว
เมื่อวันที่ 15 ธันวาคม 2011 โฆษกรัฐบาลชั้นนำ นายโอซามุ Fujimura ของรัฐบาลญี่ปุ่นยอมรับว่าได้พบสารนิวเคลียร์ในของเสียของโรงงานนิวเคลียร์ญี่ปุ่น. แม้ว่าญี่ปุ่นได้ให้คำมั่นตัวเองในปี 1977 ที่จะทำการตรวจสอบในข้อตกลงการป้องกันกับ IAEA, รายงานถูกเก็บเป็นความลับสำหรับผู้ตรวจสอบของสำนักงานพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ[ต้องการอ้างอิง]. ญี่ปุ่นไม่เริ่มปรึกษากับ IAEA เกี่ยวกับปริมาณจำนวนมากของยูเรเนียมและพลูโตเนียมสมรรถนะสูงที่ถูกค้นพบในกากนิวเคลียร์ที่ถูกล้างออกโดยผู้ประกอบการนิวเคลียร์ของญี่ปุ่น[ต้องการอ้างอิง]. ในการแถลงข่าว Fujimura ได้กล่าวว่า "จากการตรวจสอบถึงปัจจุบัน, สารนิวเคลียร์ส่วนใหญ่ได้รับการจัดการอย่างถูกต้องโดยเป็นของเสีย, และจากมุมมองนั้น, ไม่มีปัญหาในการบริหารจัดการความปลอดภัย". แต่ตามที่เขาพูด, เรื่องราวในขณะนั้นยังคงอยู่ระหว่างการตรวจสอบ.
สัญลักษณ์อันตรายจากกัมมันตภาพรังสีของ ISO ปี 2007 จัดขึ้นสำหรับแหล่งที่มาหมวด 1, 2 และ 3 ของ IAEA เพื่อกำหนดแหล่งอันตรายที่สามารถทำให้เสียชีวิตหรือบาดเจ็บสาหัสได้.
