原子力発電に使用した使用済み核燃料の中には、核分裂していないウランや原子炉内で生成されたプルトニウムが含まれている。これらを再処理して取り出し、核燃料として再利用（リサイクル）するための一連の流れを核燃料サイクルと呼ぶ。核燃料サイクルにより核燃料をリサイクルすることによって、核エネルギーを効率よく利用することができ、また放射性廃棄物の量を大幅に減らすことができる。高速増殖炉の利用やプルサーマルの利用は、原子力発電によって生成されたプルトニウムを有効にリサイクルするための方法である。