V současnosti má většina jaderných elektráren ve světě otevřený palivový cyklus, což znamená, že palivo není po použití přepracováváno a počítá se s jeho uložením do hlubinného úložiště. V menší míře je z použitého paliva vyráběno palivo MOX, které obsahuje směs oxidů uranu a plutonia. K lehkovodním reaktorům používajícím tento typ paliva se řadí několik japonských, francouzských a amerických reaktorů. U nich jsou ale jistá omezení na to, kolikrát může být palivo přepracováno a které látky jsou energeticky využitelné.
Mnohem lepší využití jaderného paliva mají rychlé reaktory fungující na jiném principu než klasické lehkovodní, které známe například z Dukovan a Temelína. V každém jaderném reaktoru je při štěpení jader uvolňována energie a několik neutronů, které mohou štěpit další jádra. V klasických reaktorech jsou tyto neutrony zpomalovány (moderovány), protože při nižších rychlostech je vyšší pravděpodobnost, že dojde k rozštěpení jádra uranu 235. V drtivé většině reaktorů na světě je k tomuto účelu používána voda.
V rychlých reaktorech neutrony zpomalovány nejsou, takže ke štěpení jader paliva dochází v menší míře, a proto je nutný intenzivnější neutronový tok kladoucí materiálové nároky na reaktorovou nádobu. Výhodou je, že jádra mohou být také přeměňována. Záchytem neutronu a několika rozpady je možno produkovat z vhodných neštěpných jader štěpná, která budou vzápětí rozštěpena za uvolnění energie. Reaktor si tak vlastně vytváří nové jaderné palivo.
Tímto způsobem je možné z neštěpného uranu 238 produkovat plutonium 239, které je energeticky využitelné, a „spalovat“ jádra, která stojí za tím, že použité jaderné palivo bychom museli skladovat v hlubinném úložišti po desítky tisíc let, než by jeho aktivita poklesla na úroveň přírodního pozadí. Rychlé reaktory teoreticky umožňují spálit většinu problematických prvků obsažených v použitém palivu, takže nevyužitelné zbytky by stačilo skladovat pouze v řádu stovek let.