Antes de elegir una estrategia de procesamiento de desechos, es imprescindible conocer y entender el origen de los desechos y la tasa de generación de desechos, así como su volumen y características. La caracterización es una técnica que provee información sobre las propiedades físicas, químicas y radiológicas de los desechos, que ayuda a determinar los requisitos de seguridad adecuados y las posibles opciones de procesamiento. Asimismo, asegura la compatibilidad con los criterios de almacenamiento y disposición final aceptados y su cumplimiento.
El procesamiento de los desechos nucleares atraviesa por tres fases: tratamiento previo, tratamiento y acondicionamiento.
Durante el tratamiento previo, se preparan los desechos para su procesamiento, lo que puede entrañar la clasificación y segregación con el fin de separar los elementos contaminados de los no contaminados. A veces es necesario reducir el tamaño de los desechos, por ejemplo, troceándolos o triturándolos para optimizar su procesamiento posterior. Las técnicas de descontaminación reducen el volumen de los desechos que requieren tratamiento, lo que a su vez minimiza los costos de su disposición final.
Una vez que se han preparado adecuadamente los desechos, el siguiente paso es tratarlos para aumentar su seguridad y reducir los costos de las fases siguientes de gestión, como el almacenamiento o la disposición final. Generalmente, los procesos de tratamiento suelen reducir el volumen de los desechos radioactivos al separar el componente radiactivo del grueso de los desechos, lo que a menudo modifica la composición de los desechos durante el proceso. Existen diversas técnicas de procesamiento aplicables al tratamiento de desechos, que se utilizan en función de la naturaleza de los desechos y los requisitos de aceptación de desechos del emplazamiento de disposición final elegido. La incineración de desechos sólidos y la evaporación de desechos líquidos son dos técnicas habituales de tratamiento.
La tercera fase del procesamiento es el acondicionamiento, en que se da a los desechos una forma segura, estable y manejable, de manera que puedan transportarse, almacenarse y someterse a disposición final. Las técnicas de acondicionamiento están diseñadas para reducir la tasa de emisión al medio ambiente de radionucleidos presentes en el bulto de desechos radiactivos sometido a disposición final. El acondicionamiento de los desechos para su disposición final a menudo se realiza mediante encapsulamiento o solidificación en cemento, bitumen o vidrio, o reenvasado en contenedores especiales.