Los residuos de alta actividad son aquellos que contienen concentraciones apreciables de radionucleidos emisores alfa de vida larga y/o emisores beta-gamma con periodos de semidesintegración superiores a 30 años, que pueden generar calor por efecto de la desintegración radiactiva, dada su elevada actividad específica, por lo que permanecen activos durante escalas temporales muy prolongadas.

La Empresa Nacional de Residuos Radiactivos (Enresa) tiene encomendada la gestión de los residuos radiactivos en España, que se realiza siguiendo las directrices del vigente 7º Plan General de Residuos Radiactivos, documento aprobado por el Gobierno.

En las centrales nucleares, la gestión de los residuos radiactivos se realiza conforme al Plan de Gestión de los Residuos Radiactivos y del Combustible Gastado, documento oficial de la instalación cuyo contenido está establecido en una Guía de Seguridad del CSN sobre el contenido y criterios para la elaboración de los planes de gestión de residuos radiactivos de las instalaciones nucleares.

Este tipo de residuos están constituidos esencialmente por el combustible gastado generado durante la operación de las centrales nucleares, en forma de elementos combustibles. Además, en España existe una pequeña cantidad de materiales procedentes del reprocesado del combustible gastado de la central Vandellós I, en forma de residuos vitrificados.

Durante la irradiación del combustible en el reactor, se generan en él isótopos radiactivos de alta actividad como el propio uranio, plutonio y actínidos minoritarios, y productos de fisión y activación. Las radiaciones emitidas por el combustible durante el tiempo de desintegración de estos isótopos requieren la implantación de una gestión acorde con los riesgos para el público, el medio ambiente y las generaciones futuras, en diferentes etapas:

Almacenamiento temporal. Una vez que el combustible alcanza el número de ciclos de irradiación previstos en el núcleo del reactor, este se almacena inicialmente en las piscinas de combustible gastado existentes en las centrales nucleares, con el propósito de reducir la actividad radiológica y la potencia térmica residual hasta unos valores que permitan su transferencia a la modalidad de almacenamiento en seco. La tecnología de almacenamiento en seco empleada en España se basa en el uso de contenedores, ubicados en los Almacenes Temporales Individualizados (ATI) en las propias centrales nucleares, cuyo objetivo es albergar el combustible gastado o cualquier otro residuo de alta actividad o larga vida generado en la propia central dentro de su emplazamiento, hasta su traslado al AGP para su almacenamiento definitivo.
Almacenamiento definitivo. Dado el largo periodo de actividad de estos residuos, el Almacenamiento Geológico Profundo (AGP) es la opción de mayor consenso internacional para la gestión definitiva de los residuos radiactivos de alta actividad. En el concepto de diseño multibarrera, la barrera geológica es clave.

Para reducir el volumen de estos residuos y reutilizar los materiales fisionables, en otros países se adoptan estrategias de ciclo cerrado, como el reprocesado del combustible gastado, que supone la separación del uranio y plutonio contenidos en el combustible para su reutilización en un nuevo proceso de fisión nuclear en las centrales nucleares. Los residuos de alta actividad generados son vitrificados para su almacenamiento.

Existe así mismo otra corriente de residuos, los denominados residuos especiales, que comprenden componentes tales como aditamentos del combustible nuclear, es decir, aquellos que no forman parte del elemento combustible, pero cuyo uso se contempla en la operación del elemento en el reactor, insertados en el propio elemento (como por ejemplo las fuentes neutrónicas, barras de control o instrumentación intranuclear), la vasija del reactor y sus componentes internos, que presentan una alta tasa de radiación por activación neutrónica, así como cualquier otro residuo que, por sus características radiológicas no sean susceptibles de ser gestionados en la instalación de almacenamiento definitivo en superficie de residuos de media y baja actividad existente en España. Estos residuos se gestionan de manera equivalente a los residuos de alta actividad.