En aval de son cycle, après avoir été utilisé pour la production d'électricité, le combustible nucléaire peut être retraité afin de recycler les matières encore valorisables qu'il contient, pour produire à nouveau de l'électricité. On parle alors de cycle du combustible fermé. A l'issue du retraitement, première étape du recyclage, on obtient 97% de combustible réutilisable - sous forme d'uranium et de plutonium - et 3% de déchets.
On peut aussi ne pas recycler les matières encore valorisables et évacuer le combustible usé après conditionnement, on parle alors de cycle du combustible ouvert et d'évacuation directe.
Le choix d'un cycle ouvert ou fermé relève d'une décision politique. Certains pays ont choisi de reporter complètement ou partiellement cette décision au profit d'un choix temporaire s'appuyant sur l'entreposage sûr du combustible usé. C'est notamment le cas de la Belgique.
