核燃料循環(huán)指為核電站發(fā)電而進行的從鈾礦開采到廢物處置的一系列工業(yè)過程，它以反應(yīng)堆為界，反應(yīng)堆之前的過程稱為核燃料循環(huán)前段，反應(yīng)堆之后的過程稱為核燃料循環(huán)后段。

核燃料循環(huán)有兩種方式：

一種是“一次通過”循環(huán)方式，即將乏燃料(反應(yīng)堆中使用過一次的燃料)作為“廢物”，經(jīng)過儲存和適當包裝后，直接進行最終地質(zhì)處置，即將廢物埋藏在500～1000米深的地質(zhì)層中，使之與周圍的生物圈隔離;

另一種是“閉式”循環(huán)方式，即將乏燃料視為資源，經(jīng)過后處理分離出鈾和钚等有用的核材料，回到熱中子或快中子反應(yīng)堆循環(huán)使用。后處理產(chǎn)生的高放廢液經(jīng)過玻璃固化之后，再進行最終地質(zhì)處置。

由此可見，兩種循環(huán)方式在燃料循環(huán)前段是相同的，均包括鈾礦開采、鈾冶煉、鈾轉(zhuǎn)化、鈾濃縮和燃料制造。

兩種循環(huán)方式的不同之處在燃料循環(huán)后段，對于“一次通過”循環(huán)方式，僅包括乏燃料儲存和最終地質(zhì)處置;對于“閉式”循環(huán)方式，包括乏燃料儲存、后處理、分離钚和鈾的再循環(huán)、高放廢液玻璃固化處理和高放廢物最終處置等。

“一次通過”循環(huán)方式比較簡單，但鈾資源的利用率很低，只有不到1%，且乏燃料直接處置，將導(dǎo)致高放廢物的體積及釋熱量很大，從而使地質(zhì)處置所需的庫容很大。

對于“閉式”循環(huán)方式，如果后處理分離出的鈾和钚等核材料在壓水堆中再循環(huán)使用，則鈾資源的利用率從0.6%提高到0.8%以上，天然鈾節(jié)省35%～40%(引自《原子能工業(yè)》)，產(chǎn)生的高放廢物體積將減少到乏燃料的四分之一。如果在快中子堆(快堆)中再循環(huán)使用(需要多次循環(huán))，則鈾資源的利用率可提高50倍以上，產(chǎn)生的高放廢物的體積可以降低1～2個數(shù)量級。總之，“閉式”循環(huán)是實現(xiàn)鈾資源的充分利用和廢物最少化的有效途徑。

我國與世界上其他主要的核能國家(如俄、法、英、印、日、韓等)一樣，采取核燃料“閉式”循環(huán)的技術(shù)路線。