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La possibilità offerta dai reattori a spettro veloce di bruciare alcuni tipi di scorie ha indotto il progetto Generation IV a occuparsi anche del ciclo di riprocessamento del combustibile esausto. Infatti negli Stati Uniti il ciclo del combustibile è aperto o once-through: ciò significa che l’uranio estratto dalle miniere viene bruciato una sola volta e, quando è esausto, viene depositato per lo smaltimento definitivo. In paesi come la Francia e la Gran Bretagna invece si utilizzano cicli di combustibile multipli che ad ogni passaggio recuperano il materiale fissile dalle barre del combustibile esausto e lo sottopongono al riprocessamento. In tal modo l’uranio opportunamente trattato viene riutilizzato più volte.

Il ciclo once-through parte dalle miniere di uranio dove viene estratto il minerale che contiene essenzialmente l’isotopo238U. Occorre quindi arricchire l’ossido di uranio con l’isotopo fissile 235U e ciò viene fatto in appositi impianti. Successivamente le pastiglie di combustibile vengono incamiciate nelle barre che a loro volta sono assemblate negli elementi di combustibile. Questi ultimi sono inviati agli impianti pronti per essere utilizzati nel reattore. Quando il combustibile è esausto, l’elemento viene rimosso dal nocciolo e depositato in una vasca di stoccaggio temporaneo per permettere che i nuclidi più radioattivi decadano parzialmente. Infine il combustibile viene stoccato definitivamente nei depositi permanenti.

Nei cicli con riprocessamento le barre di combustibile esausto vengono trattate in modo tale da separare le scorie non più utilizzabili dall’uranio e dal plutonio. E’ proprio in questa fase che, grazie ai reattori a spettro veloce, si possono riutilizzare gli elementi transuranici come isotopi fertili.

Lo schema a ciclo singolo è meno costoso, ma comporta lo stoccaggio di una maggiore quantità di scorie radioattive; viceversa lo schema a cicli multipli, sebbene comporti maggiori costi, offre il vantaggio di dover stoccare una quantità decisamente minore di scorie radioattive con livelli di tossicità sicuramente inferiori. Lo schema a cicli multipli permette anche di massimizzare il consumo di plutonio, limitando così la proliferazione delle armi nucleari.