原発の使用済み核燃料を再処理してプルトニウムを取り出し、ウラン・プルトニウム混合酸化物（ＭＯＸ）燃料をつくり、高速増殖炉で使うシステム。再処理工場、ＭＯＸ燃料工場、高速増殖炉が主要３施設。実用化した国はなく、苦肉の策としてＭＯＸ燃料を原発で使うプルサーマルが広がっている。これもサイクルの一種といわれることもある。プルトニウム増殖に代わり放射性廃棄物の減少に重点を置いた高速炉という概念もある。

自動車や作業機械で軽油の代替として利用される燃料。廃食油や菜種など植物油を精製してつくる。使用時に排出される二酸化炭素は、もともと植物が光合成をして吸収したものを大気中に戻すと考えられ、資源循環型の燃料として注目される。酸性雨の原因とされる硫黄酸化物もほとんど出さない。

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。