通常の原発から出る使用済み核燃料を再処理し、ウランやプルトニウムを取り出して再び加工した核燃料。核燃料サイクルの中核となる。高速増殖炉で使う方法と、大間原発を含め通常の原発で使う方法（プルサーマル）があるが、高速増殖原型炉「もんじゅ」の運転のめどが立たないため、現状ではプルサーマルが唯一の使い道。使用済みＭＯＸ燃料の処分方法は決まっていない。