原子炉で所定の期間にわたって燃焼した使用済みの燃料を、そのまま冷却保管し、最終的には廃棄物として処分する方式をいう。これに対して、使用済燃料を再処理してウラン、プルトニウムを回収し、これらをエネルギー資源として再利用する方式を再処理方式またはリサイクル方式という。将来的に高速増殖炉が実用化できればウラン資源の利用効率が飛躍的に高まることから、高速増殖炉サイクルの準備段階として軽水炉でのプルトニウムリサイクルが欧州諸国で行われ、日本でもまもなく始まろうとしている。他方、核拡散防止、経済性、その他の観点から、軽水炉使用済燃料の再処理を行わず、ワンススルー方式を採用している国もある。