プルトニウムとウランを混ぜた混合酸化物（ＭＯＸ）燃料を、ふつうの原発（軽水炉）で使うこと。国は、使用済み核燃料から取り出したプルトニウムを利用する核燃料サイクルの柱と位置づけている。電力各社は当初、１０年度までに１６〜１８基で実施する計画だったが、実際に運転できたのは４基にとどまる。

原発で使用した核燃料を再処理して取り出したプルトニウムとウランを混ぜた混合酸化物（ＭＯＸ）燃料を、原発（軽水炉）で使う計画。国はプルトニウムを再び燃料に使う核燃料サイクルの柱と位置づけている。

原発では現在、ウランのみでできた燃料を使用。発電のために使い終わったウラン燃料から生じるプルトニウムを、再処理工場と呼ばれるところで取り出し、ウランと混ぜて再び燃料にしたものがＭＯＸ（モックス）燃料。ウランの有効利用につながると言われる。ＭＯＸ燃料を用いて原発で発電するのがプルサーマル計画。プルサーマルとはプルトニウムとサーマルリアクター（軽水炉）という言葉を合わせた和製英語。軽水炉は、核反応が進みすぎないようにする素材（減速材）として水を利用している原子炉のこと。プルサーマルは、フランスやドイツで行われている。