Відпрацьоване ядерне паливо — це паливо, яке після перебування в активній зоні реактора вже не використовують у тому самому паливному циклі без додаткової переробки. Воно залишається високоактивним, але при цьому містить значну кількість матеріалів, які потенційно можуть бути повторно використані: передусім уран, а також плутоній, що утворився внаслідок перетворень ядер урану під дією нейтронів. У типовому відпрацьованому паливі переважає уран, тоді як плутоній становить приблизно до 1 % маси; решта — продукти поділу та інші актиноїди.