-กากกัมมันตรังสีจากการทำเหมืองแร่ ยูเรเนียม
ปริมาณและคุณภาพของกากกัมมันตรังสีจากเหมืองแร่ยูเรเนียม ขึ้นอยู่กับแหล่งแร่ และกรรมวิธีการผลิต จึงไม่สามารถกำหนดลักษณะกากกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นแน่นอนได้ แหล่งแร่ยูเรเนียมมักจะอยู่ห่างไกลแหล่งชุมชน ชนิดของวัสดุกัมมันตรังสีที่สำคัญคือแก๊สเรดอน ซึ่งเป็นอันตราย ถ้าเหมืองแร่นั้นเป็นชนิดเหมืองปิด วิธีการป้องกันคือ ควรจัดสร้างระบบระบายอากาศที่ดีสำหรับเหมืองปิดนั้น แต่ถ้าเป็นเหมืองเปิดก็จะไม่มีปัญหาจากแก๊สเรดอน
-กากกัมมันตรังสีจากการแต่งแร่ยูเรเนียม
สินแร่ยูเรเนียมจะมียูเรเนียมออกไซด์ (U3O8) ประมาณ 0.25% เมื่อส่งแร่ออกจากเหมือง สินแร่ดังกล่าวจะถูกส่งเข้าโรงงานแต่งแร่ซึ่งจะมีการแยกสารประกอบยูเรเนียมออกมาจากสิ่งเจือปนทั้งหมด โดยการนำสินแร่มาบดให้แตกละเอียด แล้วสกัดเอาสารประกอบยูเรเนียมออกมาโดยกระบวนการทางเคมีแบ่งเป็น การสกัดโดยกรด และการสกัดด้วยด่าง สารประกอบยูเรเนียมจะอยู่ในรูปสารละลาย แล้วนำไปแยกออกโดยวิธีการแลกเปลี่ยนไอออน หรือโดยวิธีสกัดด้วยตัวทำละลาย (solvent extraction) ต่อไป
กากกัมมันตรังสีจากการแต่งแร่ คือ หางแร่ ซึ่งจะเปื้อนปนด้วยวัสดุกัมมันตรังสีที่มาจากการสลายของอนุกรมยูเรเนียม เช่น Th-234 Th-230 และ Ra-226 กากเหล่านี้จะถูกระบายออกสู่บ่อพัก และตกตะกอนลงสู่ก้นบ่อ โดยมีธาตุอื่น ๆ ปะปนอยู่ด้วย เช่น Mn Cu Pb As กากกัมมันตรังสีชนิดเดียวกันนี้ จะเกิดขึ้นจากการแต่งแร่โมนาไซต์ ซึ่งเป็นแร่ที่มีธาตุทอเรียมผสมอยู่ด้วย
-กากกัมมันตรังสีจากกระบวนการทำยูเรเนียมให้บริสุทธิ์
จากการแต่งแร่ยูเรเนียม จะได้สารประกอบยูเรเนียมที่มีเนื้อยูเรเนียมประมาณ 70% ซึ่งจะต้องนำไปทำให้บริสุทธิ์มากยิ่งขึ้นเพื่อให้เหมาะสมต่อการนำไปทำเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ โดยการทำละลายสารประกอบนั้นด้วยกรดดินประสิว แล้วสกัดด้วยสารประกอบไตรบิวทิลฟอสเฟต (tributyl phosphate: TBP) ซึ่งทำให้สามารถแยกยูเรเนียมเป็นสารประกอบบริสุทธิ์ได้
หลังการสกัดด้วย TBP แล้วจะได้สารประกอบบริสุทธิ์ของ uranyl nitrate ซึ่งจะนำไปออกซิไดส์ต่อให้กลายเป็น uranium oxide (U3O8) แล้วนำไปทำปฏิกิริยากับ hydrogen และกรดกัดแก้ว (HF) ได้เป็น uranium tetrafluoride ซึ่งจะถูกรีดิวซ์ด้วย Mg กลายเป็นโลหะยูเรเนียมบริสุทธิ์
กากกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นจะอยู่ในรูปสารละลายที่มีปริมาตร 5000 ลิตรต่อยูเรเนียม 1 ตัน โดยมีกัมมันตภาพรังสีมาจากเรเดียม ยูเรเนียม และผลผลิตจากการสลายของอนุกรมยูเรเนียม
-กากกัมมันตรังสีจากการประดิษฐ์แท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์
การสร้างประกอบแท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ จะเกี่ยวข้องกับการนำโลหะยูเรเนียมไปทำให้เป็นโลหะผสมที่มีความคงทนต่อสภาวะต่าง ๆ ในแท่งเชื้อเพลิง เช่น ความร้อน ความดัน ความเครียด การสร้างแท่งเชื้อเพลิงต้องอาศัยกระบวนการเชิงกล เช่น การหลอมโลหะ การกลึงให้เข้ารูป การเจาะ และการขัดทำความสะอาด กากกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นประกอบด้วยเศษโลหะ สารละลายที่ใช้ทำความสะอาด กระดาษ และฝุ่นละออง โดยเศษโลหะจากกระบวนการนี้จะถูกนำกลับไปใช้งานใหม่ กากส่วนอื่น ๆ จะมีระดับรังสีต่ำ
-กากกัมมันตรังสีจากการเดินเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์
การเดินเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทำให้เกิดวัสดุกัมมันตรังสีสองจำพวก คือ ผลผลิตของการฟิชชัน (fission products) และผลผลิตจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ระหว่างนิวตรอนกับวัสดุอื่น ๆในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ (ผลผลิตแอกติเวชัน: activation products) ผลผลิตฟิชชันจะอยู่ในแท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์โดยไม่เล็ดรอดออกมาสู่ภายนอก ส่วนผลิตผลแอกติเวชันอาจมีอยู่ในตัวทำให้เย็น และวัสดุโครงสร้างอื่น ๆ ของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการออกแบบโครงสร้างระบบทำความเย็นของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์
วัสดุกัมมันตรังสีที่อยู่ในกลุ่มนี้ประกอบด้วยไอโซโทปต่าง ๆ มากมาย ที่สำคัญได้แก่ H-3 C-14 Ar-41 Fe-55 Co-60 Ni-63 Kr-85 Sr-89 Sr-90 Y-91 Zr-93 Zr-95 Nb-95 Tc-99 Ru-106 I-129 I-131 Xe-133 Cs-134 Cs-137 Ce-141 Ce-144 Pm-147 Sm-151 Eu-154 Pb-210 Rn-222 Ra-226 Th-229 Th-230 U-234 U-235 U-238 Np-237 Pu-238 Pu-239 Pu-240 Pu-241 Pu-242 Am-241 Am-243 และ Cm-242 เป็นต้น
-กากกัมมันตรังสีจากกระบวนการสกัดแท่งเชื้อเพลิงที่ใช้แล้ว
แท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่นำไปใช้งานจนเสื่อมสมรรถนะแล้ว จะนำไปให้คืนสภาพให้ใช้งานได้อีกครั้ง โดยกระบวนการแยกทางเคมีประกอบด้วย การละลายแท่งเชื้อเพลิงด้วยกรดดินปะสิว ซึ่งทำให้เกิดกากกัมมันตรังสีในรูปของสารละลาย ที่มีวัสดุกัมมันตรังสี ชนิดผลผลิตฟิชชัน ที่มีความแรงรังสีสูงมาก (high level waste) โดยปกติผลผลิตฟิชชันประกอบด้วยธาตุประมาณ 35 ธาตุ และเป็นไอโซโทปรังสีประมาณ 120 ชนิด แต่ส่วนใหญ่เป็นไอโซโทปรังสีที่มีอายุสั้น ๆ สำหรับผลผลิตฟิชชันที่มีครึ่งชีวิตยาวมีไม่มากนัก ที่สำคัญคือ Cs-137 มีครึ่งชีวิต 30 ปี Sr-90 มีครึ่งชีวิต 29 ปี และ Ru-106 มีครึ่งชีวิต 1 ปี
นอกจากผลผลิตฟิชชันแล้ว กากกัมมันตรังสีนี้ยังประกอบด้วยวัสดุกัมมันตรังสีชนิดทรานสยูเรนิก (transurenic) ซึ่งเป็นไอโซโทปรังสีของธาตุที่มีเลขเชิงอะตอมสูงกว่ายูเรเนียม เป็นไอโซโทปที่ให้รังสีแอลฟาเป็นส่วนใหญ่และมีครึ่งชีวิตค่อนข้างยาว
