MOX燃料
東北電力(株)女川原子力発電所3号機
電源開発(株)大間原子力発電所。商業炉としては世界初となるフルMOX装荷が可能な炉心を計画している。
100%MOXに対応できる炉心の例として、アメリカのアリゾナ州フェニックス近郊にあるパロベルデ原子力発電所に導入されている「システム80」という原子炉が挙げられるが、これまで実際には通常の低濃縮ウランで運転してきており、100%MOXでの運転を行っていない。理論的には、パロベルデの3基の原子炉は、年間7基の従来型燃料の原子炉から発生するMOXを使用することができ、新しいウラン燃料は必要なくなるとされる。
熱中性子炉からの使用済みMOX燃料に含まれる未燃プルトニウムの含有量は大きく、初期プルトニウム装荷量の50%以上である。しかし、MOXの燃焼では、核分裂性(奇数番号)と非核分裂性(偶数番号)の同位体の比率が、燃焼度に応じて約65%から20%に低下する。このため、核分裂性同位体を回収することは困難であり、バルクのプルトニウムを回収するには、第二世代のMOXに含まれるプルトニウムの割合が非常に高くなり、実用的ではなくなる。このような使用済み燃料は、プルトニウムのさらなる再利用(燃焼)のための再処理を妨げる要因となっている。なお、2回使用済みMOXの定期的な再処理は、硝酸に対する酸化プルトニウムの溶解度が低いため困難であり、 2015年時点では、2回リサイクルされた高燃焼度燃料の商業的実証の例は1例に限られている。