乏燃料從核反應堆中卸出后，先放入特殊設計的乏燃料池進行冷卻，通過循環冷卻水將乏燃料的衰變余熱導出。冷卻到一定程度后，通過特殊器皿和運輸工具輸送到專門的核燃料后處理廠冷卻和貯存，再做最終的處理處置。
對于乏燃料的最終處理處置的策略目前國際上采取兩大技術路線：
一是“一次通過”模式，即讓乏燃料先經過數十年的貯存，放到永久處置場，不再循環利用�；蛘呦荣A存起來，等將來后處理技術成熟或者核燃料不足時再拿出來使用，也稱之為“等著瞧”模式。這主要基于以下原因：（1）核電快速發展帶來的乏燃料急劇增多，而核燃料增殖堆技術進展緩慢；（2）從經濟性上面考慮，天然鈾的價格較低，再循環利用成本目前過高；（3）國際上推行的核不擴散政策的需要，防止一些國家利用核燃料后端循環的技術制作高濃縮鈾或者钚，發展核武器。
二是“后處理”模式，就是用特殊處理技術將有價值的成分提取出來，經過加工制造后再制作成核燃料元件，重新放到核反應堆中“燃燒”和發電。
