Après une période de 3 à 4 ans d'exploitation, le combustible usé est extrait des réacteurs et mis à refroidir en piscine sur le site des centrales nucléaires. Il est ensuite envoyé vers les usines de retraitement de l'établissement AREVA de La Hague dans des emballages de transport, acheminés sur des wagons ferroviaires ou des remorques routières spécialement conçus.

L'usine de retraitement

Dans l'usine de retraitement, l'uranium et le plutonium des combustibles usés sont séparés des produits de fission et des autres actinides. L'uranium et le plutonium sont conditionnés en vue de leur entreposage provisoire pour une réutilisation ultérieure. Les déchets radioactifs sont stockés en surface pour les moins actifs d'entre eux ou entreposés dans l'attente d'une solution définitive de stockage.

Le plutonium issu du retraitement

Le plutonium issu du retraitement est utilisé pour fabriquer du combustible MOX (mélange d'oxydes d'uranium et de plutonium), utilisé dans des REP de 900 MWe du parc français, dans l'usine Melox de Marcoule. Il pourrait être également utilisé pour fabriquer du combustible pour des réacteurs à neutrons rapides.

En France, le cycle du combustible nucléaire se trouve dès lors fermé lorsque l'uranium et le plutonium ainsi récupérés ont été recyclés dans la fabrication de nouveaux combustibles nucléaires. Toutefois, le combustible n'est recyclé qu'une seule fois, un seul « tour » dans le cycle.