Abgebrannter Kernbrennstoff ist radioaktives Material, das als Brennstoff in Kernkraftwerken verwendet wurde. Sobald dieses Material über einen längeren Zeitraum verwendet wurde, verliert es seine Effizienz als Brennstoff und muss ersetzt werden. Leider handelt es sich zu diesem Zeitpunkt um radioaktiven Abfall, der über Jahrtausende für Menschen und andere Lebewesen tödlich sein kann. Methoden zur Entsorgung abgebrannter Kernbrennstoffe waren oft umstritten. Einige Wissenschaftler haben vorgeschlagen, den Abfall als Alternative zu anderen Entsorgungsmethoden zu nützlichem Brennstoff aufzubereiten.
Kernkraftwerke erzeugen Strom durch kontrollierte Kernreaktionen. Dabei werden hochradioaktive Stoffe wie Uran und Plutonium verarbeitet. Die Nutzungsdauer dieses Brennstoffs variiert je nach Alter des Reaktors und dem Stand der Technik. Ab 2011 können die meisten modernen Kernkraftwerke drei bis sechs Jahre lang Brennstoff verwenden, bevor das Material so verdirbt, dass es nicht mehr brauchbar ist. Ab diesem Zeitpunkt gilt das Material als abgebrannter Kernbrennstoff.
Nach Angaben des US-Energieministeriums produzieren US-Atomkraftwerke jährlich etwa 2,000 Tonnen abgebrannten Kernbrennstoffs. Das Problem ist dann, wie man es entsorgen kann. Die meisten nuklearen Einrichtungen lagern den Brennstoff in nahegelegenen isolierten Tanks, den sogenannten Abgebrannten-Brennstoff-Pools. Das speziell aufbereitete Wasser in diesen Tanks kühlt das Material und absorbiert den größten Teil der vom Kraftstoff emittierten Strahlung. In diesen Becken wird das Material oft 10 bis 20 Jahre gelagert.
Nach jahrzehntelanger Nutzung sind viele dieser Tanks jedoch fast voll mit abgebranntem Kernbrennstoff. Die US-Atomaufsichtsbehörde schätzt, dass viele von ihnen nach 2015 unbrauchbar sein werden. Das US-Gesetz schreibt der Regierung vor, eine dauerhafte Lagerung für den gefährlichen Atommüll zu finden, aber Umweltbedenken haben den Bau solcher Lagerstätten verhindert. Die abgebrannten Brennelemente werden mittlerweile in Betonbehälter gefüllt, aber auch diese Methode ist aus Umwelt- und Sicherheitsgründen umstritten. Andere Nationen mit Kernreaktoren stehen vor ähnlichen Problemen.
Eine Lösung, die bereits von Ländern wie Frankreich und Russland verwendet wird, ist die Wiederaufarbeitung des abgebrannten Kernbrennstoffs. Da abgebrannte Brennelemente radioaktiv bleiben, können sie nach der Wiederaufarbeitung zur weiteren Energiegewinnung verwendet werden; Durch den wiederverwendeten Brennstoff fallen weniger radioaktive Abfälle an, obwohl das Verfahren selbst teuer ist. Diese Themen gewannen neue Relevanz, nachdem das Erdbeben in Japan 2011 und die Atomkrise viele dazu veranlassten, die Atompolitik zu überdenken. Es gibt auch Bedenken, dass einige Länder abgebrannten Kernbrennstoff verwenden könnten, um Atomwaffen herzustellen. Atomkraft und radioaktiver Abfall waren schon immer umstrittene Themen, und die Debatte dürfte auch in Zukunft fortgesetzt werden.