Atommüll kann tatsächlich recycelt und als Brennstoff wiederverwendet werden. Die Praxis ist in mehreren Ländern üblich, darunter Frankreich, Japan, Deutschland, Belgien und Russland. Die World Nuclear Association behauptet, dass bis zu 97 % des Atommülls (davon 94 % Uran) recycelt werden können. Mehrere Reaktortypen können recycelten Brennstoff verwenden, und herkömmliche Reaktoren können Brennstoff verwenden, der aus verbrauchtem Uran und Plutonium gewonnen wurde. Aus diesem Grund konzentrieren sich Recyclingbemühungen in der Regel auf diese Elemente. Laut Energy.gov befinden sich auch Reaktoren in der Entwicklung, die mit Brennstoff betrieben werden könnten, der zuvor von anderen Kernreaktoren verwendet wurde. Der derzeitige Recyclingprozess umfasst die Trennung von nutzbarem Plutonium und Uran aus abgebranntem Kernbrennstoff und die anschließende Mischung mit neu raffinierten radioaktiven Elementen, bevor aus der Mischung Brennstäbe gebildet werden.
Recycling ist möglich, weil ein fünfjähriger Zeitraum in einem Reaktor nur etwa 10 % der potenziellen Energie von Kernbrennstoffquellen wie Plutonium und Uran verbraucht. Wenn die Zahlen der World Nuclear Association stimmen, könnten bis zu 1.940 der 2.000 Tonnen abgebrannter Kernbrennstoffe, die die Vereinigten Staaten jedes Jahr anhäufen, wiederverwendet werden, anstatt vor Ort in alten Kraftwerken gelagert zu werden und in einem tiefen Loch zu enden die Wüste.
