核陶瓷
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核陶瓷，陶瓷材料的生成采用核能以及放射性核废料的处理。
在与核相关的功能中，陶瓷是非常重要的。自核能发电开始以来，基于可裂变金属铀和钚的氧化物陶瓷已被制成高度可靠的燃料芯块，用于水冷和液态金属冷却反应堆。陶瓷也可以用来固定和储存核废料。虽然玻璃化(玻璃形成)是一个有利的方法废物处理，废料可与其他陶瓷加工成合成岩石，或合成石，或者它们可以与水泥粉混合制成硬化水泥。所有这些核应用都要求极高。除了严重的热和化学驱动力外，核陶瓷还持续受到高辐射剂量的影响。
本文介绍了陶瓷作为核燃料和废物处理材料的性能和应用。有关在核废料处置中使用玻璃和金属材料的讨论，请参阅材料科学:能源材料．有关金属铀和钚的生产及其向氧化物形式的转化，请参见铀处理．有关核反应堆的详细描述核燃料周期,看到核反应堆．
核燃料
随着核能的军事应用，氧化陶瓷燃料于20世纪50年代问世。二氧化铀(二氧化铀, UO2)和普卢塔尼亚(二氧化钚年青一代,2)独特的使它们有资格应用于核燃料的特性。首先，它们非常难处理:例如，熔点的UO2温度超过2800°C(5100°F)水晶氧化物核陶瓷的结构允许保留裂变产物，其高度可变的氧与金属比可以改变以适应燃耗。因此，它们对辐射损伤．(铀的晶体结构示于关于文章陶瓷成分及性能:晶体结构．）
氧化物核燃料的其他优点包括对许多冷却剂的惰性，长时间燃烧而不膨胀，以及相对较低的制造成本。缺点之一是导热性低。这促使人们研究用更导电的碳化物或氮化物取代氧化物。比较了氧化物、碳化物和氮化物核燃料的性能表1。
| 陶瓷燃料 | 密度(通用汽车/厘米3.） | 热导率(W•m−1•K−1) * * | 熔点(°C) |
|---|---|---|---|
| *转载自H. Tsai，“碳化物和氮化物核燃料”，Michael B. Bever(编)，百科全书材料科学与工程(1986)，pp. 493-495，已获得Elsevier Science的许可。 | |||
| **大约1000°C。 | |||
| 二氧化铀(UO2） | 10.97 | 2.8 | 2847年 |
| 二氧化铀/ plutonia (UO2年青一代/2） | 11.06 | 2.8 | 2787年 |
| 碳化铀(UC) | 13.51 | 21.7 | 2507年 |
| 氮化铀(联合国) | 14.32 | 24.5 | 2762年 |
陶瓷核燃料的制造传统上遵循一个标准powder-pellet过程。这包括在1700°C(3100°F)的还原气氛下粉碎、造粒、压制和烧结。所得到的微观结构由大的等轴晶粒(即沿所有轴的尺寸相似)组成，具有均匀分布的2至5微米(0.00008至0.0002英寸)的球形孔隙。气孔是用来保留裂变气体和减少燃烧时的膨胀。
陶瓷燃料球团矿还可以在一种先进的工艺中制造称为溶胶-凝胶微球制粒。溶胶-凝胶路线(在文章中描述先进陶瓷)实现均匀铀和钚在坚实的解决方案，使烧结在较低的温度下进行，并且改善了与粉末-颗粒法相关的有毒粉尘问题。
核废料处理
高层次的浪费
一个1000兆瓦的核反应堆每年产生20-25吨的乏燃料。乏燃料最初在水下的储存池中储存长达几十年。这使得高活性、短半衰期的放射性物质发生衰变。其中一些材料可以再加工，以回收可重复使用的铀和钚。然而，这些废料还含有半衰期长得多的放射性同位素。人们普遍认为高层次的浪费(HLW)必须在深埋地质储存库之前纳入固体形式。
核废料表格对高放射性废物的要求是严格的。废物形式必须能够成为固溶体，或至少是封装放射性物质。这是必要的，这样在地质储存库中浸出到地下水中的率将是可接受的低。必须保持抗浸出性，以防止长期(可能持续数千年)辐射破坏废物形式的恶化。表格必须是有义务的制造成直径约30厘米(1英尺)的大型圆柱形整体，内部裂纹最小。其他重要的考虑因素是低成本和人员安全，如呼吸性粉尘和辐射暴露。
在大多数核国家，处理高放射性废物的第一代固体形式是硼硅玻璃．在硼硅酸盐形式中，一些放射性物质成为玻璃结构的一部分，而另一些仅仅是封装．最先进的第二代固体废物形式是Synroc，一种陶瓷合成岩石。Synroc含有各种钛酸盐矿物相，具有与HLW中几乎所有放射性物种形成固溶体的能力。类似的矿物存在于自然界中，它们在苛刻的条件下存活了地质时期期。合成洛克的生产方法包括:将氧化物或适当的醇氧化合物与高钨混合，在还原条件下干燥和煅烧，在石墨或难熔金属模具中热压或热等静压粉末。(文中介绍了热压和热等静压先进陶瓷．）
低级的垃圾
多年来，低水平废物(LLW)已经积累从核燃料和核废料的处理。它们由水溶液和污泥组成，通常储存在钢衬里的地下罐中。然而，对这些储罐实际和潜在的泄漏导致地下水污染的担忧促使了低废料固体废物形式的发展。其中一些材料呈玻璃状，但一种很有前途的方法是用含水的LLW制造水泥。某些放射性物质的固定化将通过化学掺入胶凝产物相来进行;其余部分将被固定在水泥浆体的孔隙中。在微结构工程水泥中可以实现极低的渗透率(因此低浸出率)。
核陶瓷只是先进结构陶瓷的一种。有关陶瓷适应苛刻的结构应用所涉及的问题的调查，请参见先进结构陶瓷．有关涵盖传统和先进工业陶瓷的所有文章的目录，请参见．