核電站利用反應堆中發生核裂變拋射原子釋放的能量用來發電。原子分裂時形成的許多副產品不穩定(放射性)，釋放粒子或伽馬射線以趨向穩定性。
這些放射性物質可以產生能量。無論是在運行中的反應堆堆芯、停堆時堆芯、釋放后的乏燃料池中的堆芯，還是從乏燃料池卸載后的干儲存中，燃料釋放的能量必須及時進行清除，否則會產生過熱損壞燃料。
以下描述的是不同時間不同地點與核燃料相關的能量水平，以說明影響相關危險水平的因素。
1、核燃料地點
利用加利福尼亞圣克萊門特附近的圣奧諾弗雷核電站的數據，來描述核反應堆的燃料位置和能量水平。
目前的圣奧諾弗雷核電站已經永久關閉，但其反應堆運行時的數據和現場剩余乏燃料的數據，代表了全國核電站的狀況。
圖1是1980年圣奧諾弗雷2號和3號機組建造期間的鳥瞰圖。反應堆堆芯位于反應堆安全殼圓頂內，堅固的結構由厚鋼筋混凝土制成。每臺機組都有一個乏燃料池，位于自己的燃料處理大樓內，這是一個工業級結構設計，在風吹或地震時不易倒塌。
圖1(圖源：Nuclear Regulatory Commission)
圖2是圣奧諾弗雷干法儲存地點的鳥瞰圖。混凝土拱頂將1號機組乏燃料組件的金屬罐儲存在水平拱頂內。業主選擇將2號和3號機組乏燃料組件的金屬罐放置在一塊不接地混凝土板內的垂直拱頂內。干式儲存區在工廠現場。2號和3號樓在照片的右邊。
圖2(圖源：Southern California Edison presentation，2017.11.02)
2、核燃料能量水平
表1(資料來源：Union of Concerned Scientists)
表1提供了圣奧諾弗雷3號機組在各種條件下核反應堆燃料的能量水平信息。
它的反應堆堆芯包含217個燃料組件。該反應堆被授權允許在高達3438兆瓦熱功率(Mwt)的功率水平下運行。當滿功率運行時，平均燃料組件功率15.8 Mwt。當操作人員翻轉開關迅速插入中斷核鏈式反應的控制棒時，反應堆可能會關閉，但不穩定裂變副產物依然會衰變，繼續在滿功率下產生約6%的堆芯輸出。
反應堆從滿功率停堆后，平均燃料組件釋放量不到1兆瓦。隨著裂變副產物的衰變，放射性排放物繼續以穩定下降的數量釋放能量。反應堆從滿功率停堆15天后，平均燃料組件的功率水平降至0.41MWt。3號機組乏燃料池獲得授權允許最多可容納1542個燃料組件。
在核電站永久關閉，所有燃料組件從反應堆堆芯卸下后，3號機組乏燃料池包含1350個燃料組件。
3號機組乏燃料池對其所含乏燃料的衰變熱有兩個限值。最大限值為15.035 MWT，假設整個反應堆堆芯被卸載到乏燃料池中，除了許可證允許的余熱之外，其余的余熱也在池中。正常限值是7.239MWt，適用于換料和更換新燃料組件期間，只有一部分反應堆堆芯被排放到乏燃料池的情況。
業主計算了3號機組乏燃料池自永久停堆以來不同時間的實際衰變熱負荷。截至2013年底，實際衰變熱負荷為0.953 Mwt，此后一直在穩步下降。業主正在使用可容納37個組件的多用途容器(MPC-37)將燃料組件從3號機組乏燃料池轉移到地下干儲存室。每個MPC-37罐被證明用于存儲多達37個乏燃料組件，其最大總衰變熱負荷為0.037 MWT。在圣奧諾弗雷核電站裝載的罐具有約0.028 MWT的實際衰變熱負荷。
表1的第五列比較了不同位置燃料的相對功率水平與裝載到最大極限的MPC-37中的功率水平。反應堆堆芯滿功率時的功率水平比MPC-37高出近93000倍。
表1的第六列顯示了乏燃料池中平均燃料組件的功率水平，大致等于MPC-37中燃料組件的功率水平。雖然第五列顯示單個燃料組件的功率水平大致相同，但乏燃料池中燃料組件的庫存越大，產生的總功率(能量)水平就越高。
3、核燃料數量
表1第三欄提供了反應堆堆芯和乏燃料池中燃料組件的清單，以等效MPC-37罐的數量表示。從一個反應堆堆芯取出燃料組件大約需要6個MPC-37容器。在目前的裝載活動開始之前，從3號機組乏燃料池中取出燃料組件需要36個MPC-37罐。因此，乏燃料池包含大約六個反應堆堆芯等價燃料組件，而反應堆堆芯包含大約六個MPC-37等價燃料組件。
4、核燃料群
表2(來源：Union of Concerned Scientists)
表2提供了圣奧諾弗雷2號機組有關核反應堆燃料能級的信息。結果與3號機組堆芯和MPC-37情況下的信息相同，與乏燃料池情況下的信息非常相似。
表2包含了2號機組的一些附加條件信息，而不是3號機組的情況。我估算了2號機組乏燃料池在5、10、15、20、25和30 MPC-37s裝料后的庫存量和熱負荷。該分析表明，盡管燃料組件的平均能量水平(第6列)保持相同，但乏燃料池中的總能量水平(第4列)隨著燃料組件轉移到干式儲存中而降低。
為有助于將燃料組件的相對功率數據放到上下文中，表2中提供了另外三列。該列將附近三個城市人口聯系到相對于MPC-37最大功率水平(即：列5數據)的功率水平。當反應堆關閉時，功率水平下降，燃料被卸載到乏燃料池，燃料被轉移到干式貯存，人口數量減少了同樣的百分比。
除了一個人(我想可能是埃米，但可能是厄爾)必須離開圣克萊門特，以匹配從滿功率到MPC-37存儲降低的功率水平。
5、UCS觀點
表1和表2說明了反應堆堆芯、乏燃料池和干法貯存中核燃料的相對危害。反應堆堆芯中的核燃料，即使是停堆堆芯中的核燃料，其能量水平也明顯高于乏燃料池或干式儲存中的核燃料。
較高的能量水平有兩個相關的危險影響。
首先，當冷卻系統失效或損壞時，成功干預以防止燃料損壞的時間縮短。
第二，它提供了一個更大的催化劑或動力，進而從損壞的燃料中排出更多放射性物質。
風險被定義為事故概率乘以其后果。第一個因素影響事故發生的可能性，而第二個因素影響其后果。綜合起來，這些因素會導致風險增加。
乏燃料池中的核燃料比堆芯中的核燃料能量水平低。
燃料組件的平均能量水平低于MPC-37罐中允許的最大能量水平。但相關庫存清單顯示了乏燃料池的風險為何高于干式儲存。乏燃料池中更高的能量水平再次轉化為在冷卻失效或受損時更少的反應時間。如果干預失敗，大量的燃料組件會釋放出更大的放射性云，而干式儲存的核燃料代表了最低能量水平下的最低燃料量。
如果冷卻失效或受損，可以有更多的時間進行成功的干預，當挽救失敗時，也不會有那么嚴重的擴散。但干式儲存的燃料遠不是絕對安全的。如果它真的接近如此安全，美國就不會花費數十億美元尋找，還尚未找到一個滿意的地質儲存庫，可以將這種危險物質與人類和環境隔離至少一萬年，但干式儲存依然是當今世界管理核燃料風險最安全和最妥當的方式。
然而，我們越是浪費一萬年時間去尋找一個地質資源庫，我們越發現自己的能力和責任感越差。我們可以做得更好，不僅僅是因為我們已經很難把這個棘手問題搞得比我們迄今為止管理不善的其他事還要糟糕。
注：美國憂思科學家聯盟(The Union of Concerned Scientists)，簡稱UCS，成立于1969年，是一個非贏利性質的非政府組織，由全球10萬多名科學家組成。該組織最初由美國麻省理工學院的教授們倡議組建，主要目的是提出一些報告和忠告，避免科學技術遭到濫用。該組織經常對美國政府的政策提出批評，并曝光一些鮮為人知的內幕。
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