Thách thức lớn nhất đối với các nhà khoa học hạt nhân trên toàn thế giới là xử lý nhiên liệu đã qua sử dụng (SNF) từ các nhà máy điện hạt nhân, chôn vùi chất thải phóng xạ cũng như chấm dứt hoạt động và tháo dỡ các nhà máy điện hạt nhân đã hết hạn sử dụng.
Ở LB Nga, nhà máy đầu tiên xử lý nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng đã được xây dựng tại khu vực Chelyabinsk (vùng Ural) vào năm 1977. Bây giờ ở khu vực Krasnoyarsk đang xây dựng Trung tâm Trình diễn Thí nghiệm xử lý SNF thế hệ thứ 3 có công xuất 250 tấn mỗi năm. Tuy nhiên, ngay hiện nay các chuyên gia phải suy nghĩ về tương lai. Phó Giám đốc "Viện Radium" Yuri Fedorov nói về nhà máy xử lý SNF thế hệ thứ 4 như sau:
“Mỗi nhà máy xử lý nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng đang được cải thiện. Theo ý kiến của chúng tôi, tại nhà máy xử lý SNF thế hệ thứ 4 không nên sử dụng công nghệ chôn vùi chất thải có hoạt độ phóng xạ cao, đặc biệt không được thải trực tiếp nước thải vào môi trường. Thứ hai, nên sử dụng công nghệ nhiên liệu REMIX (từ REMIX, hỗn hợp tái sinh) tức là tái sinh uranium và plutonium thành nhiên liệu có thể được sử dụng nhiều lần. Dự án này đang được thực hiện. Có lẽ trong năm tới, cở sở đầu tiên sử dụng nhiên liệu REMIX sẽ là nhà máy điện hạt nhân Balakovo. Thứ ba, cần phải giải quyết vấn đề chôn vùi nhiên liệu đã qua sử dụng ở độ sâu cao”.
“Mỗi nhà máy xử lý nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng đang được cải thiện. Theo ý kiến của chúng tôi, tại nhà máy xử lý SNF thế hệ thứ 4 không nên sử dụng công nghệ chôn vùi chất thải có hoạt độ phóng xạ cao, đặc biệt không được thải trực tiếp nước thải vào môi trường. Thứ hai, nên sử dụng công nghệ nhiên liệu REMIX (từ REMIX, hỗn hợp tái sinh) tức là tái sinh uranium và plutonium thành nhiên liệu có thể được sử dụng nhiều lần. Dự án này đang được thực hiện. Có lẽ trong năm tới, cở sở đầu tiên sử dụng nhiên liệu REMIX sẽ là nhà máy điện hạt nhân Balakovo. Thứ ba, cần phải giải quyết vấn đề chôn vùi nhiên liệu đã qua sử dụng ở độ sâu cao”.
Thay cho việc chôn vùi SNF ở độ sâu cao sẽ sử dụng các cơ sở chôn cất ở độ sâu 100 mét. Nhiều quốc gia đang sử dụng phương pháp này, trong đó có Cộng hòa Séc, Đức, Hoa Kỳ. Ở Nga cũng sẽ xây dựng các cơ sở như vậy để lưu giữ chất thải có hoạt độ phó