如果说核电作为能源为人类奉献着光和热，那么核燃料则为核电裂变着岁月和生命。在经历了千锤百炼之后，在经历了冶铄精纯之后，在经历了灿烂释放之后，在经历了“返景入深林”之后，一次完整的核燃料循环才点上了休止符。
天然核燃料资源有两类——铀和钍，因此核燃料循环有铀-钚循环和钍-铀循环。钍-铀循环目前尚处于研究试验阶段。能把铀转化为核燃料钚的铀-钚循环则已实现工业规模的生产，现在运行的核电厂均采用铀-钚循环。
前段和后段
以反应堆为中心，核燃料进入反应堆前的制备过程叫做核燃料循环的前段，核燃料卸出反应堆后的处理和处置过程叫做核燃料循环的后段。
核燃料循环的前段大致包含4个环节。第1个环节是铀矿的地质勘探。第2个环节是铀矿石的采冶，包括矿石的开采和铀的提取。第3个环节是铀浓缩，即通过同位素分离，提高铀-235的丰度。第4个环节是核燃料元件的制造。经过前面3个环节得到的铀，虽然满足了核电厂反应堆对铀-235丰度的要求，但是还要经过化学、物理、机械加工等复杂而严格的过程，制成形状、尺寸合乎规范的元件，才能作为燃料来使用。
核燃料循环的后段大致也包含4个环节。第1个环节是乏燃料中间贮存。在核电厂反应堆换料过程中卸出的乏燃料元件，由于其高放射性活度和衰变热，必须经过相当长时间的冷却存放，以便于下一阶段操作和处理。第2个环节是乏燃料运输。未辐照核燃料的放射性强度很低，而乏燃料情况全然不同，因此必须考虑运输的屏蔽和安全等问题。第3个环节是乏燃料后处理。乏燃料从堆内卸出时，无论是否达到设计的燃耗深度，总含有一定量原有的和新生的裂变燃料。提取这些裂变燃料以及其他有用的放射性裂变产物，是乏燃料后处理的主要目的。第4个环节是放射性废物的处理和最终处置。目前对短寿命低、中放废物采用近地表处置，对长寿命低、中放废物和高放废物采用深地层埋藏处置。
“一次通过”与“闭式循环”
针对核电厂反应堆卸下的乏燃料，目前各国采用了不同的处理方式。
第一类就是“一次通过”方式。即乏燃料经过中间贮存冷却一段时间后，进行包装，作为废物送人深地质层处置或长期贮存。这种方式的特点是概念简单，处理成本可能较低；不会产生高纯钚，核扩散风险低。缺点是废物放射性及毒性高，延续时间长达几百万年；铀资源没有得到有效利用。目前世界上选择核燃料“一次通过”方式的主要国家有瑞典、加拿大和西班牙等。美国曾经支持“一次通过”方式，但现在美国已转向了第二类方式——“闭式循环”方式。
“闭式循环”方式，是指对乏燃料中所含的大部分有用核燃料进行分离回收、循环利用的方式。这种方式费用可能较高，存在核扩散的风险，但提高了铀资源利用率，实现了废物最少化，缩短了地质处置的延续时间。除美国外，采取闭式循环方式的主要国家还有法国、英国、俄罗斯、日本和印度等，我国也采用核燃料循环这种方式。
此外，还有核电规模较小的国家，采取“等着瞧”的策略，准备通过国际合作的方式实现核燃料再循环。
（作者：原国家核安全局总工程师、国家核电技术公司专家委员会专家林诚格）