Паливний енергетичний цикл АЕС передбачає видобування уранової руди й вилучення з неї урану, переробку цієї сировини на ядерне паливо (збагачення урану), використання палива в ядерних реакторах, хімічну регенерацію відпрацьованого палива, обробку й поховання радіоактивних відходів. Усі ці операції (рис. 4. 1.) супроводжуються небезпечним радіоактивним забрудненням природного середовища.   Жоден із запропонованих методів зберігання радіоактивних відходів нині не є задовільним. Проблему необхідно вирішити до того, як різко збільшиться кількість атомних електростанцій, що закриваються.
   Висновки експертів «Ренд корпорейшн», одного з провідних «мозкових» трестів США.
   Забруднення починається на стадії видобування сировини, тобто на уранових рудниках. Після вилучення урану з руди залишаються величезні відвали слабко радіоактивних пустих порід — до 90 % добутої з надр породи. Ці відвали забруднюють атмосферу радіоактивним газом радоном, небезпечним для біоти (наприклад, медики довели, що внаслідок вдихання повітря з підвищеним умістом радону в ссавців розвивається рак легень).
   Кількість радіоактивних відходів зростає на стадії збагачення уранової руди, з якої виготовляють твели — спеціальні елементи, що виділяють тепло, котрі надходять потім на АЕС. У реактор типу РБМК (сумнозвісний після аварії на Чорнобильській АЕС) завантажується близько 180 т таких твелів, які в результаті роботи реактора перетворюються на високорадіоактивні відходи. АЕС — це, по суті, підприємство, яке поряд з електроенергією виробляє величезну кількість украй небезпечних речовин. Лише в США нагромадилося близько 12 тис. т таких відпрацьованих твелів, а на початку XXI ст. до них додасться ще 40 тис. т цього пекельного матеріалу.
   Відпрацьовані твели кілька років зберігаються на території АЕС у спеціальних басейнах із водою, поки трохи знизиться їхня радіоактивність, після чого в особливих контейнерах спеціальними поїздами їх перевозять на фабрику для регенерації ядерного палива. Тут твели обробляють, вилучаючи з них уран, який іще не «вигорів», і виготовляють із нього нові твели.
   Прихильники атомної енергетики довго переконували у великій перевазі АЕС: мовляв, відпрацьоване паливо можна багаторазово переробляти й знову використовувати в реакторі, доки не «вигорить» весь уран. Насправді вже після другого такого циклу регенерації залишки палива у твелах насичуються великою кількістю сторонніх ізотопів і продуктів розщеплення, а це внеможливлює використання їх у реакторі втретє. «Вигоряє» лише 2 % урану, який був у твелі першого циклу. А сам твел стає надзвичайно небезпечним радіоактивним матеріалом, який потрібно десь зберігати сотні й тисячі років.
   Радіація має дуже негативну особливість: усе, що контактує з радіоактивною речовиною (і машини, і контейнери, і обладнання, і приміщення, і навіть одяг персоналу), саме стає радіоактивним, а отже, небезпечним. Радіацію неможливо зупинити, «вимкнути» чи знищити. Всі ці відпрацьовані радіоактивні матеріали необхідно десь надійно зберігати, поки не розпадуться радіоактивні ізотопи. Але серед них багато таких, період напіврозпаду яких обчислюється тисячами років! У процесі зберігання контейнерам з відходами не можна контактувати з підземними водами, сховища необхідно вентилювати (сотні років!), бо за рахунок виділення з відходів тепла контейнери нагріваються до температури 200 °С і можуть розтріскатися. Крім того, ці сховища треба надійно охороняти (сотні років!), щоб до них не проникли сторонні люди або зловмисники.
   Сьогодні на всіх АЕС України нагромаджено до 70 тис. м3 радіоактивних відходів, 65,5 млн. т — у видобувній та переробній урановій промисловості, 5 тис. м3 — в Українському державному об?єднанні «Радон» та 1,1 млрд. м3 відходів міститься в зоні відчуження ЧАЕС. Близько 85—90 % радіоактивних відходів належать до категорії низько- та середньоактивних.
   Сказане цілком стосується й самих АЕС. Через 25—30 років експлуатації все їхнє обладнання, апаратура, місткості, приміщення, транспортні засоби й т. д. стають настільки радіоактивними, що їх необхідно демонтувати й поховати на сотні років. А для поховання лише одного реактора потрібно близько 40 га землі.
   Немає жодного іншого енергоносія, використання якого залишало б хоч приблизно стільки відходів, скільки дає ядерна енергетика, і немає таких відходів, які за ступенем небезпечності хоча б приблизно нагадували продукти розщеплення. (Е. Гауль, німецький учений-атомник).
   Аналіз, здійснений провідними фахівцями світу в галузі енергетики, показав, що найближчими десятиліттями атомна енергетика все ще відіграватиме значну роль у житті людства, а для деяких країн (Франція, Японія, Китай та ін.) буде основним джерелом енергозабезпечення. Низка важливих факторів, насамперед економічних, не дозволяє в найближчій перспективі відмовитися від атомної енергетики й в Україні. Тож постає необхідність підвищувати екологічну безпеку галузі.
   Досвід переконливо свідчить, що однією з основних проблем, пов?язаних із використанням атомної енергії, є поховання ядерних відходів. Ця проблема з часом стає гострішою й із регіональної переростає в глобальну. В країнах, де функціонує багато атомних електростанцій (США, Франція, Велика Британія, Китай, Росія, Японія), нині нагромаджено величезну кількість як твердих, так і рідких ядерних відходів, що становлять чимдалі серйознішу небезпеку для довкілля. Атомні енергетичні компанії змушені витрачати дедалі більші кошти на розширення площ ядерних сховищ і поховань, на забезпечення їх безпеки, на переробку відходів ядерного палива (ВЯП), яка, на думку вчених, пов?язана з великим ризиком для навколишнього природного середовища.
   У розвинених країнах (США, Японія) опрацьовуються різні проекти поховання та знешкодження ВЯП, навіть такий, як будівництво могильника на Місяці. Найреальнішими з них вважаються спорудження великого підземного сховища в надрах гори Юкка на півдні США (в пустелі Невада, в 140 км від Лас-Вегаса), а також поховання ВЯП у спеціальних сховищах у Сибіру (Новосибірська область), на що Росія погоджується, незважаючи на гучні протести громадськості.
   Вартість першого із зазначених проектів — 58 млрд. доларів. Наукові дослідження, на які було витрачено майже 7 млрд. доларів, тривали 20 років і завершилися вибором саме г. Юкка, де можна буде поховати близько 80 тис. т ядерних відходів, запобігти їх негативному впливові на довкілля, здійснювати багаторічний екологічний моніторинг і розмістити відповідні служби науково-технічного забезпечення й контролю. Сьогодні ВЯП зберігаються в більш як 130 різних сховищах по всій території США. Американські фахівці гарантують надійність сховища ВЯП у пустелі Невада на 10 тис. років. Єдина небезпека — це привабливість об?єкта для терористів.
В Україні за роки незалежності не вдалося створити замкненого циклу виробництва палива для АЕС і поховання ядерних відходів.
   Проблема поховання ВЯП для нашої держави не менш гостра, ніж для США. Була спроба організувати сховища ВЯП у соляних шахтах м. Артемівська (Донбас), є проекти поховання в надрах Українського кристалічного щита — в спеціально створених сховищах у гранітних товщах. В Інституті геологічних наук НАНУ ведуться пошукові роботи (вони триватимуть до 2005 р.) найбезпечнішого, з усіх поглядів, місця поховання ВЯП. А поки що ВЯП наших АЕС відправляються на тимчасове зберігання в Росію, звідки ці відходи Україна повинна забрати назад у 2010 р.
   АЕС виробляють сотні видів радіоактивних речовин, яких раніше не було в біосфері, й до яких живі істоти не пристосовані. Так, після аварії на Чорнобильській АЕС в атмосферу було викинуто близько 450 видів радіонуклідів. Серед них багато довгоіснуючих, таких як цезій-137 (період напіврозпаду 80 тис. років) і стронцій-90 (період напіврозпаду 20 тис. років). Вони за своїми хімічними властивостями подібні до калію й кальцію, які відіграють велику роль у біохімічних процесах. Живі організми не можуть відрізнити ці ізотопи від калію та кальцію й нагромаджують їх, що є причиною найнебезпечнішого внутрішнього опромінення, яке викликає тяжкі захворювання й шкідливі мутації.
   Штучний елемент плутоній (період напіврозпаду перевищує 20 тис. років!), який нагромаджується в атомних реакторах, — це найтоксичніша речовина з усіх, що будь-коли створені людиною: 450 г плутонію (за об?ємом це кулька розміром з апельсин) достатньо, щоб убити 10 млрд. людей; 1 мкг цієї речовини викликає рак легень у людини. А нині на Землі в ядерних боєголовках, відпрацьованих твелах та інших відходах АЕС накопичено тисячі тонн цієї суперотрути.
   Нагромадження в природі невластивих для неї радіоактивних речовин украй шкідливо діє на біосферу. В зонах, забруднених унаслідок аварії на ЧАЕС, уже сьогодні спостерігаються масові аномалії: у рослин — гігантизм листя дерев, такі зміни деяких рослин, що важко визначити їх вид; у тварин — народження нежиттєздатних мутантів (поросят без очей, лошат із вісьмома кінцівками тощо); у людей і тварин — пригнічення функцій імунної системи, в результаті чого ускладнився перебіг таких захворювань, як грип, запалення легень, збільшилася смертність від «звичайних» захворювань.
   «Мирний атом» загострив питання про відповідальність учених, змусив замислитися про такі поняття, як совість, людяність, порядність, про те, чи маємо ми право заради сьогоднішніх ілюзорних вигод ризикувати здоров?ям і життям майбутніх поколінь.
   Всемогутність і безсилля людини продемонстрував Чорнобиль. І застеріг: не захоплюйся своєю могутністю, людино, не жартуй із нею. Бо ти й причина, ти й наслідок. (Г. О. Медведсв, російський публіцист).
   До сказаного слід додати, що АЕС спричинюють також велике теплове забруднення, особливо гідросфери. Лише мала частина теплоти, що виділяється під час роботи реакторів, може бути утилізована й перетворена на електроенергію. Левова ж її пайка у вигляді гарячої (45 °С) води й пари викидається у водойми та в повітря. Вище вже наводився приклад Хмельницької АЕС,. яка використовує для охолодження своїх реакторів усю воду річки Горинь.
   Термоядерна енергетика.
   У зв?язку з величезною потенційною небезпекою АЕС для біосфери вчені та енергетики сьогодні покладають надії на інший спосіб добування енергії, а саме з допомогою термоядерних електростанцій (ТЯЕС). І хоча в світі поки що не діє жодна ТЯЕС, є переконання (особливо на Заході), що цей спосіб добування енергії стане основним у XXI ст. й витіснить АЕС і ТЕС.
На ТЯЕС енергія добуватиметься не за рахунок розщеплення важких ядер урану, а внаслідок злиття легких ядер ізотопів водню (дейтерію й тритію) та утворення з них ядер гелію. Такі реакції живлять енергією Сонце й незліченну кількість інших зірок у Всесвіті.
   Нині над розробкою промислових термоядерних реакторів працюють учені багатьох країн: Європейського Союзу, США, Росії, Японії, Канади. Як вважає більшість учених, зайнятих цією проблемою, перший прототип комерційного термоядерного реактора планується створити в першій чверті XXI ст.
   Цей спосіб добування електроенергії матиме безумовні переваги над тими, що використовуються сьогодні на ТЯЕС і АЕС:
   – ТЯЕС характеризуватимуться високим ступенем безпеки роботи, бо конструкція термоядерного реактора така, що за будь-якого її пошкодження чи порушення режиму автоматично припиняється термоядерна реакція й вимикається реактор;
   – у термоядерному реакторі водночас міститиметься лише кілька грамів «палива» — дейтерію й тритію, що є відносно низько-радіоактивними (порівняйте з 180 т урану, який завантажується в реактор АЕС!);