ยูเรเนียมรีไซเคิล ( RepU ) คือยูเรเนียมที่ได้จากการแปรรูปนิวเคลียร์ซึ่งดำเนินการในเชิงพาณิชย์ในฝรั่งเศส สหราชอาณาจักร และญี่ปุ่น รวมถึง โครงการผลิตพลูโทเนียมทางทหารของ ประเทศที่มีอาวุธนิวเคลียร์ยูเรเนียมชนิดนี้เป็นส่วนประกอบหลักของวัสดุที่แยกออกมาในระหว่างกระบวนการแปรรูป

เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้ว จาก เครื่องปฏิกรณ์น้ำ เบา เชิงพาณิชย์โดยเฉลี่ย (ไม่รวมปลอกหุ้ม ) มี พลูโทเนียมแอคติไนด์รองและผลิตภัณฑ์ฟิสชัน เพียงร้อยละสี่ โดยน้ำหนัก แม้ว่ามักจะมีวัสดุฟิสไซล์มากกว่ายูเรเนียมธรรมชาติแต่การนำยูเรเนียมที่ผ่านการแปรรูปแล้วกลับมาใช้ใหม่ก็ไม่เป็นที่แพร่หลายเนื่องจากราคายูเรเนียมในตลาด ต่ำ ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา และเนื่องจากมีไอโซโทปของยูเรเนียมที่ ไม่พึงประสงค์อยู่ด้วย

เมื่อราคายูเรเนียมสูงเพียงพอ การนำยูเรเนียมที่ผ่านการแปรรูปแล้วกลับมาเสริมสมรรถนะและนำกลับมาใช้ใหม่ก็เป็นไปได้ จำเป็นต้องมีระดับการเสริมสมรรถนะที่สูงกว่ายูเรเนียมธรรมชาติเพื่อชดเชยระดับ^236U ที่สูงกว่า ซึ่งเบากว่า^238Uและจึงเข้มข้นในผลิตภัณฑ์ที่เสริมสมรรถนะ^{[ 3 ]}เนื่องจากการเสริมสมรรถนะทำให้ไอโซโทปที่เบากว่าเข้มข้นขึ้นในด้าน "เสริมสมรรถนะ" และไอโซโทปที่หนักกว่าเข้มข้นขึ้นในด้าน "ลดปริมาณ"²³⁴ยูเรเนียมจะมีความเข้มข้นสูงขึ้นเล็กน้อยอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้²³⁵Uซึ่งมีผลกระทบน้อยมากในวงจรเชื้อเพลิงแบบไหลผ่านครั้งเดียว เนื่องจากมีสัดส่วนต่ำ (55 ppm ) ของ²³⁴ยูเรเนียมในยูเรเนียมธรรมชาติสามารถมีความสำคัญได้หลังจากผ่านกระบวนการเสริมสมรรถนะ-การเผาไหม้-การแปรรูป-การเสริมสมรรถนะซ้ำหลายครั้ง ขึ้นอยู่กับลักษณะการเสริมสมรรถนะและการเผาไหม้²³⁴ยูเรเนียมดูดซับนิวตรอนความร้อน ได้ง่าย และเปลี่ยนเป็นสารที่สามารถแตกตัวได้²³⁵Uซึ่งจำเป็นต้องนำมาพิจารณาหากมีสัดส่วนที่สำคัญในวัสดุเชื้อเพลิง หาก²³⁵เมื่อยูเรเนียมทำปฏิกิริยากับนิวตรอนเร็วมีโอกาสเกิดปฏิกิริยา "น็อคเอาท์" (n,2n) ขึ้นได้ ขึ้นอยู่กับลักษณะของเครื่องปฏิกรณ์และการเผาไหม้ปฏิกิริยานี้อาจเป็นแหล่งกำเนิดที่ใหญ่กว่าได้²³⁴ยูเรเนียมในเชื้อเพลิงใช้แล้วมีปริมาณมากกว่าการเสริมสมรรถนะ หากเครื่องปฏิกรณ์แบบเร่งปฏิกิริยาเร็ว (fast breeder reactor)ถูกนำมาใช้ในเชิงพาณิชย์อย่างแพร่หลาย ยูเรเนียมที่ผ่านการแปรรูปใหม่ เช่นเดียวกับยูเรเนียมที่ลดปริมาณยูเรเนียม (depleted uranium ) จะสามารถนำมาใช้ในแผ่นหุ้มเชื้อเพลือง (breeding blanket ) ของเครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้ได้

มีการศึกษาวิจัยบางส่วนเกี่ยวกับการใช้ยูเรเนียมที่ผ่านการแปรรูปใน เครื่องปฏิกรณ์ CANDU CANDU ถูกออกแบบมาให้ใช้ยูเรเนียมธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิง โดยทั่วไป ปริมาณ ²³⁵ U ที่เหลืออยู่ในเชื้อเพลิง PWR/BWR ที่ใช้แล้วจะมากกว่าที่พบในยูเรเนียมธรรมชาติ ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 0.72% ของ²³⁵ U ทำให้สามารถข้ามขั้นตอนการเสริมสมรรถนะได้ การทดสอบวงจรเชื้อเพลิงยังรวมถึงวงจรเชื้อเพลิง DUPIC (การใช้เชื้อเพลิง PWR ที่ใช้แล้วโดยตรงใน CANDU) ซึ่งเชื้อเพลิงที่ใช้แล้วจากเครื่องปฏิกรณ์น้ำแรงดันสูง (PWR) จะถูกบรรจุลงในชุดเชื้อเพลิง CANDU โดยมีการแปรรูปทางกายภาพเท่านั้น (ตัดเป็นชิ้นๆ) แต่ไม่มีการแปรรูปทางเคมี^{[ 4 ]}การเปิดปลอกหุ้มจะปล่อยผลิตภัณฑ์ฟิสชันที่ระเหยได้ เช่นซีนอนทริเทียมหรือคริปตอน-85 ออกมาอย่างหลีกเลี่ยงไม่ ได้ วงจรเชื้อเพลิง DUPIC บางรูปแบบจงใจใช้ประโยชน์จากสิ่งนี้โดยการเพิ่ม ขั้นตอน การออกซิเดชัน -ระเหย ซึ่งเชื้อเพลิงจะถูกให้ความร้อนเพื่อขับไล่ผลิตภัณฑ์ฟิสชันกึ่งระเหย หรือถูกนำไปผ่าน วงจร รีดักชัน /ออกซิเดชันหนึ่งรอบหรือมากกว่านั้นเพื่อเปลี่ยนออกไซด์ที่ไม่ระเหยให้กลายเป็นธาตุพื้นฐานที่ระเหยได้ และในทางกลับกัน

การใช้ยูเรเนียมที่กู้คืนโดยตรงเพื่อเป็นเชื้อเพลิงให้กับเครื่องปฏิกรณ์ CANDU ได้รับการสาธิตครั้งแรกที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฉินซานในประเทศจีน^{[ 5 ]}การใช้ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะซ้ำครั้งแรกในเครื่องปฏิกรณ์ LWR เชิงพาณิชย์เกิดขึ้นในปี 1994 ที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ครูอัสในประเทศฝรั่งเศส^{[ 6 ] [ 7 ]}

ในปี 2020 ฝรั่งเศส ซึ่งเป็นหนึ่งในประเทศที่มีกำลังการผลิตการแปรรูปเชื้อเพลิงใช้แล้วมากที่สุด มีสต็อกยูเรเนียมแปรรูป 40,020 ตัน (39,390 ตันยาว; 44,110 ตันสั้น) เพิ่มขึ้นจาก 24,100 ตัน (23,700 ตันยาว; 26,600 ตันสั้น) ในปี 2010 ^{[ 8 ]}ทุกปี ฝรั่งเศสแปรรูปเชื้อเพลิงใช้แล้ว 1,100 ตัน (1,100 ตันยาว; 1,200 ตันสั้น) เป็น พลูโทเนียมเกรดเครื่องปฏิกรณ์ 11 ตัน (11 ตันยาว; 12 ตันสั้น) (เพื่อนำไปแปรรูปเป็นเชื้อเพลิง MOX ทันที ) และยูเรเนียมแปรรูป 1,045 ตัน (1,028 ตันยาว; 1,152 ตันสั้น) ซึ่งส่วนใหญ่ถูกเก็บสะสมไว้ มีข้อกำหนดสำหรับการจัดเก็บยูเรเนียมที่ผ่านการแปรรูปนี้ได้นานถึง 250 ปีเพื่อการใช้งานในอนาคต^{[ 9 ]}เมื่อพิจารณาจากศักยภาพในการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมภายในประเทศของฝรั่งเศส คลังสำรองนี้ถือเป็นคลังสำรองเชิงกลยุทธ์ สำหรับกรณีที่เกิดการหยุดชะงักครั้งใหญ่ของอุปทานยูเรเนียม เนื่องจาก ฝรั่งเศส ไม่มีการทำเหมืองยูเรเนียม ภายในประเทศ

หลักเกณฑ์ต้นทุนวงจรเชื้อเพลิงขั้นสูง - ห้องปฏิบัติการแห่งชาติไอดาโฮ

• โมดูล K2 การแปลงและการกำจัดยูเรเนียมที่ผ่านกระบวนการแปรรูปด้วยน้ำ
• โมดูล K3 การแปลงและการกำจัดยูเรเนียมที่ผ่านกระบวนการทางเคมีความร้อน/โลหะวิทยาความร้อน