Nükleer yakıt çevrimi, nükleer yakıt imal etmek ve kullanılmış yakıtı tasviye etmek için birbiri ardı sıra gerçekleştirilen işlermlerin bütününe denmektedir. Günümüzde nükleer santral yakıtı olarak kullanılan yegane doğal atom Uranyum'dur. Nükleer yakıt çevrimi ön aşamaları, uranyumun'un madenden çıkartılması ile başlamaktadır. Uranyum daha sonra arıtma tesislerinde işlenmekte ve maden kaynaklı katışkılar ayrıştırılmaktadır. Arıtılan uranyum daha sonra zenginleştirme tesislerinde kullanılmak üzere uranyum hekzaflorür'e dönüştürülmektedir. Zenginleştirme tesisinde zenginleştirilen uranyum, yakıt imal edebilmek için uranyum dioksite dönüşütürlmekte ve uranyum diyoksit kullanılarak nükleer yakıt demetleri imal edilmektedir.

Uzun, zahmetli ve pahalı bir sürecin ardından uranyum yakıt demetlerine dönüştürülen uranyum yakıt olarak nükleer santrallerde enerji üretimi amacıyla kullanılmaktadır. Uranyum yakıt olarak kullanıldıktan sonra çok yüksek seviyeli nükleer atığa dönüşmektedir. Bu atığın içinde halen yanmadan kalan uranyum ve rekasiyonlar sonucunda ortaya çıkan bir başka değerli çekirdekler bulunmaktadır. Kullanılmış yakıtlar santral sahasında belirli bir süre soğuması için bekletilmektedir.

Nükleer santralden çıkan yakıt radyasyon seviyesi açısından yeterince soğuduktan sonra, ülkenin yakıt politikasına göre ya nükleer atık olarak dele alınmakta ya da yeniden işleme tesisine gönderilip içindeki değerli çekirdeklere kurtarılmaktadır.  Kalan yüksek seviyeli atık maddeler camlaştırılarak önce ara depolama tesisinde saklanmaktadır. Kurtarılan değerli malzemeler bir kapalı çevrim içerisinde tekrar yakıt haline getieilmektedir. Uzun vadede nükleer atıkların yer altı nihai depolama tesisilerinde tasviye edilmesi planlanmaktadır.