最终，这样的反应堆注定成为一个更大系统中的一部分，更不用说，任何核反应堆将会很快地毒化自己。随着链式反应的进行，铀原子裂解后核燃料累积越来越多的核碎片，反过来这些碎片会吸收越来越多的、保持核反应进程所需的中子。大约18个月之后，核燃料就成为“废料”，并且必须将其卸去——即便其中依然含有很多原始能量。
美国能源部核能办公室原主任、现任美国核管理委员会成员威廉姆·马格伍德说：“因此过去一直有这么一种看法：即乏燃料再循环结构能够重新获得燃料的更多能量。”全球性的核废料再处理工厂网络可以利用核废料，通过化学方法提取乏燃料中依然能使用的部分——其中大部分是铀-235和部分可裂变的钚-239（铀-238的中子被捕获以后成为钚-239），然后将其转换为新的核燃料。最终，这种工厂转变为新一代的增殖反应堆，其设计目的就在于使钚产量最大化。唯一的废弃物将是一种相对来说很少部分的高强度辐射性裂变产品残留物，这些废弃物在几百年内就可以衰变，利用精心设计的水泥棺能够安全地处置这些废弃物。
马格伍德说，上世纪60年代和70年代早期，这种版本成为美国核反应堆的主导战略，确切地说美国核管当局终止了许多非增殖反应堆（包括熔盐反应堆）设计的研究经费。这一计划确实见到了成效：目前全世界共有437座运营核反应堆，其中356座为轻水反应堆。
然而，1974年5月，印度利用从乏燃料中提取的钚，成功地试验了一颗原子弹。陡然间，全球各国政府不得不面对一种地缘政治现实：大规模商业化再处理将引发猖獗的核武器扩散问题。因为每一家再处理工厂都能处理以吨为单位的、足以用来制造原子弹的钚，核查人员如何才能确认没有人从中提取制造核武器所需要的4到6公斤钚呢？
因此，1977年美国总统卡特禁止对乏燃料进行商业化再处理，几年后里根总统解除了上述禁令。但由于设施造价太高，自那时到现在，全球只有法国的两个乏燃料商业化再处理工厂运营。大多数增殖反应堆的研究工作也都停止了，因为没有乏燃料再处理工厂这些研究没有意义。研究人员发现自己遗留了一个很棘手的核燃料处置问题：现在不得不设法将成千上万吨的核废料进行隔离数百世纪之久。因为钚-239的半衰期为24100年。没有人能够确保如何将核废料安全地隔离那么大的时间尺度。
与此同时，上世纪70年代关于核电站安全的呼声也日益增强。一旦出现任何故障导致经过轻水反应堆的水流中断，热量将会被围困于核反应堆芯。即便是技术性地关闭核反应堆，裂变产品依然能通过放射性衰变产生足够热量，熔化核燃料并进入到周围环境之中。虽然所有的轻水反应堆都配备有紧急备用冷却系统，但问题是一旦备用系统也失灵该将如何处置？
1979年3月，美国宾夕法尼亚州三里岛核电站发生事故，人们真正认识到了这种担忧；而2011年日本福岛核电站发生的堆芯熔毁惨剧，更明显地证实了这种担忧。
第二次机会
美国三里岛核事故发生后在公众和政治层引起了强烈反对，全世界范围的核能发展暂时都受到了很大限制，而且这种情况一直持续了长达25年。电力公司取消了其核能发展计划，并取消了几乎所有反应堆订单。整个核能工业变得更加不愿意探索新技术。加州大学伯克利分校核工程师皮尔·皮特森说：“它们不愿承担其他新技术和材料的风险，仅关注那些拥有丰富经验的技术和材料，因为深知这些能够得到监管机构的批准。”
由于工业界的兴趣极少，以及先进反应堆开发投入实际应用的希望渺茫，其研究工作不得不挣扎于反复无常的计划和资助。美国威斯康辛大学麦迪逊分校核工程师米歇尔·考拉蒂尼说：“如果你忽上忽下的话，制定计划和从事先进工程研究开发就异常艰辛。”