放射性廢物和乏核燃料的處理和儲存無疑是俄羅斯核工業面臨的重大問題之一。整個行業，特別是俄羅斯原子能公司，長期以來一直在討論所謂“封閉燃料循環”。從本質上講，這個術語描述了一個系統。在這個系統中，發電后產生的乏核燃料首先進一步進行鈾和钚的提取，而后被作為新的燃料重新引入系統。可用元素的提取可以通過幾種不同的方式完成，如傳統的后處理法，或將某些材料引入快中子反應堆。雖然俄羅斯原子能公司使用前者作為主要技術，但后者也在研究。

例如，在VVER-1000反應堆中，新的TVS-2M燃料設計，取代了舊的UTVS燃料組件。2018年初，伊朗已經與JSC TVEL(俄羅斯原子能公司的子公司)達成協議，從2020年起向他們的Bushehr-1核電站提供這種新型燃料。印度庫丹庫拉姆核電站的首批兩個VVER機組也準備從2021年開始使用該類核燃料。

傳統的后處理包括將乏核燃料溶解在酸液中，并通過化學方法將鈾和钚從其他高級放射性廢物中分離出來。從理論上講，這一過程中產生的鈾和钚可用于生產新的核燃料。作為后處理過程的副產品，高濃度放射性廢物在歷史上導致了一系列問題。盛放酸液的化學槽被污染，反而使放射性廢物的總量增加。

在俄羅斯，民用核電站乏核燃料的后處理是在烏拉爾南部的馬亞克化工聯合企業的RT-1設施進行的。該廠位于車里雅賓斯克，附近居住著約100萬人。馬雅克化工聯合企業最初是為蘇聯核武器生產钚而建造的。馬雅克于1948年開始生產武器級钚，助力蘇聯第一顆核彈的生產，并在1949年進行了試驗。

馬雅克也是1957年鮮為人知的“Kyshtym”核事故的發生地。當時，儲存數萬噸融解乏核燃料罐子的冷卻系統發生了爆炸，伴隨產生的放射性云層污染了烏拉爾東部的廣大地區。Kyshtym核事故的規模僅次于切爾諾貝利和福島，在國際地震協會的七級評分中被評為6級。自那次事故以來，還發生了幾起不太嚴重的事故。

馬雅克的RT-1后處理設施于1977年開始運行，是目前唯一的民用核燃料后處理設施。該設施只能處理來自VVER-440反應堆和比里比諾核電站反應堆的乏核燃料，其年處理量為400噸。由于俄羅斯唯一的后處理設施仍然無法處理來自RBMK型反應堆的乏核燃料，并且在2016年才開始處理VVER-1000型反應堆的廢物，因此俄羅斯核電站的大部分(80%至90%)乏核燃料被臨時儲存在核電站周邊。這些乏核燃料有的儲存在乏燃料池中，有的儲存在中央儲存設施中，有的儲存在西伯利亞中部熱列茲諾戈爾斯克礦廠和化工聯合企業的VVER-1000燃料中央儲存設施里。

從VVER-440中產生的乏燃料經再加工用于RBMK反應堆，但來自RBMK的核燃料無法后處理。這是因為直到最近，對RBMK乏核燃料的后處理一直被認為是不經濟的，因為其質量和濃縮度都很低。然而，在過去的幾年里，俄羅斯已經取得了技術上的進步，使其有利可圖。目前正在測試的新方法如果成功，將在熱列茲諾戈爾斯克投入使用，那里存放著來自RMBK反應堆的乏核燃料。

在20世紀70年代，人們認為后處理的钚將被用于快速增殖反應堆，這一技術在當時看似遙遙無期。一些國家擁有大量的钚，他們希望隨著核技術的發展，重新將這些钚加以利用。在一些地方，經過特別改造的壓水式反應堆可以使用钚燃料運行。例如位于貝洛亞爾斯克的BN-600反應堆，該反應堆最初是作為使用钚燃料的快速增殖反應堆。

除了本國乏核燃料，俄羅斯還在幫助其他國家處理的乏核燃料。原因是多方面的：其一，俄羅斯可以通過處理乏核燃料盈利。只有處理過的乏核燃料，才能滿足在來源國存儲的條件。特別是對于那些境內擁有蘇聯時代的核反應堆的國家來說，俄羅斯原子能公司是一個很好的合作伙伴，也是市場上唯一能夠隨時處理來自老式蘇聯反應堆乏核燃料的公司。

其二，從老式蘇聯反應堆乏核燃料中可以提取燃料。例如，烏克蘭與俄羅斯簽訂了一份合同，允許烏克蘭將其乏核燃料交付給俄羅斯原子能公司進行后處理。烏克蘭有五個蘇聯設計的核電站，其中四個仍在運行，總共有15個運行中的反應堆。每年，烏克蘭在后處理協議方面的費用約為2億美元。只要該協議還在履行，烏克蘭就不必為儲存自己生產的乏核燃料而操心。但合同還約定，在規定的時間內，俄羅斯將把后處理產生的玻璃化放射性廢物運回烏克蘭，既定時間最初是2018年。歸根結底，烏克蘭應該準備好處理和儲存這些材料，包括玻璃化的高濃度放射性廢物，但根據2018年Bellona的一份報告，烏克蘭還遠未準備好。最近的消息表明，烏克蘭核機構Energoatom將建設一個新的綜合體來儲存國內的乏核燃料。但直到2021年初，該設施的建設尚未開始。

除了烏克蘭，還有一些國家亟需乏核燃料后處理。由于目前世界上只有俄羅斯、法國和英國三個國家擁有商業反應堆乏核燃料的后處理設施，世界上大部分國家可能在不久的將來都會面臨這一問題。俄羅斯原子能公司表示，他們已經開發出所謂的封閉式燃料循環，正在運行中，盡管它也承認，目前的模式遠非最佳。

幾年前，俄羅斯原子能公司估計，目前從核后處理中回收的鈾和钚的系統，最多只能回收大約21%的乏輕水反應堆燃料。剩下的79%的鈾-238必須被妥善儲存。他們也正在開發新的核燃料循環，力圖有效利用輕水反應堆乏核燃料總能量的77%。然而，目前還不清楚具體進展如何。在后處理過程中，乏核燃料的放射性水平確實降低了，但廢物的總量卻增加了。俄羅斯原子能公司實現封閉式燃料循環的項目被稱為“Proryv”，意為“突破”。根據公司總干事利哈喬夫的說法，這項技術需要像BN-800或BN-1200這樣的快中子反應堆。利哈喬夫在2017年9月底表示，俄羅斯在這一領域處于領先地位，而MBIR(多用途鈉冷快中子反應堆)正在開發中。

正在德米特羅夫格勒建設的MBIR將是朝著“Proryv”項目邁出的一步。俄羅斯原子能公司將為MBIR建造一個核燃料生產設施，即位于西伯利亞化工廠的布列斯特OD-300反應堆。該項目包括一個燃料生產/再加工模塊，用于生產高密度鈾钚;一個帶有BREST反應堆的核電站;以及一個舊燃料回收模塊。BREST-OD-300的核電站將成為實驗性能源綜合體的一部分。試驗性能源綜合體的一部分，即ODEK，正在建設。整個項目預計于2026年竣工。

在2017年于倫敦舉行的世界核協會研討會上，柳德米拉-扎利姆斯卡婭介紹了俄羅斯原子能公司目前正在開發的封閉式核燃料循環的三種方案，其中提及的Tenex公司是俄羅斯原子能公司的核燃料循環產品供應商。

第一種方案是在現有的核電站中回收鈾和钚。鈾用于RBMK反應堆，钚用于BN-800快速反應堆。第二種方案是所謂的REMIX核燃料循環。REMIX燃料直接由來自舊燃料后處理的未分離的回收鈾和钚混合而成，可以用于輕水反應堆。使用過的REMIX燃料可以反復進行再加工和循環利用。第三種情況是一個由兩部分組成的核電系統，包括輕水反應堆和快速堆。在這種情況下，來自輕水反應堆的舊燃料經過后處理，鈾在同一反應堆中循環使用，钚則在快速堆中循環使用。扎利姆斯卡婭補充說，俄羅斯準備向沒有此類技術的國家提供從燃料供應到廢燃料再處理的“全套服務”。她補充說，乏核燃料的數量將繼續增加，到2050年全世界將達到約100萬噸。她說，從這些廢舊燃料中提取的鈾和钚將足以為至少140個1GW輕水反應堆提供60年的燃料。“考慮如何將今天的負擔變成寶貴的資源是有意義的”。

簡而言之，俄羅斯原子能公司在全球范圍內展開核電站的競標，可能進一步為其建造的反應堆爭取燃料再處理合同。他們直言不諱，后處理是實現核物質的與自然界的交換，最終還會向自然界歸還他們從中獲取的放射性物質。