Kernbrennstoffe sind Materialien, die zur Energiegewinnung durch Kernspaltung in Kernreaktoren eingesetzt werden.

Die in Brennstäben eingeschlossenen spaltbaren Stoffe (insbesondere die Isotope Uran-235 und Plutonium-239) werden durch Neutronenbeschuss zur Kernspaltung angeregt, dadurch kommt es zu einer Kettenreaktion. Durch diesen Vorgang wird Energie freigesetzt, die in Kernkraftwerken zur Produktion von elektrischer Energie genutzt wird.

Der Umgang mit Kernbrennstoffen ist gesetzlich (z. B. durch das deutsche Atomgesetz) geregelt.

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