Plutonium
Sejumlah besar timbunan plutonium tingkat senjata diproduksi oleh Uni Soviet dan Amerika Serikat selama Perang Dingin. Reaktor-reaktor milik Amerika Serikat di Hanford dan Savannah River Site di Carolina Selatan memproduksi 103 ton plutonium, dan diperkirakan 170 ton lainnya diproduksi di Rusia. Setiap tahun, sekitar 20 ton unsur ini masih diproduksi sebagai produk samping industri tenaga nuklir. Sebanyak 1000 ton plutonium masih dalam penyimpanan, dengan 200 ton di antaranya berada di dalam atau diekstraksi dari senjata nuklir.
Sejak berakhirnya Perang Dunia, timbunan plutonium ini telah menjadi fokus utama proliferasi nuklir. Di Amerika Serikat, beberapa plutonium yang diekstraksi dari senjata nuklir yang telah dibongkar dilebur menjadi dalam bentuk gelondongan gelas plutonium oksida seberat dua ton. Gelas ini dibuat dari borosilikat yang dicampur dengan kadmium dan gadolinium. Gelondongan-gelodongan ini direncanakan ditutup dengan baja dan di simpan di lubang bawah tanah sejauh 4 km yang ditopang oleh beton. Sampai dengan tahun 2008, hanya tempat penyimpanan limbah nuklir Gunung Yucca yang dijadwalkan untuk menyimpan plutonium dengan cara demikian. Berbagai penentangan terhadap rencana ini telah menunda usaha penyimpanan limbah nuklir di Gunung Yucca ini.
Japan Nuclear Fuel Limited
Pabrik Pengolahan Ulang Rokkasho, pabrik pemrosesan komersial pertama Jepang, mulai memproses ulang pada tahun 2007, namun komplikasi telah menunda operasi komersial penuh sampai tahun 2012. Pabrik ini memiliki kapasitas pemrosesan ulang 800 ton per tahun, cukup untuk memproses ulang bahan bakar bekas yang dihasilkan oleh 30 reaktor di pembangkit listrik tenaga nuklir 1.000 MW, meski kapasitas penuh belum direalisasikan. Menanggapi permintaan Desember dari Federasi Perusahaan Tenaga Listrik, JNFL telah melakukan studi teknologi mengenai teknologi fabrikasi bahan bakar MOX. Menurut rencana saat ini, perusahaan listrik Jepang akan menerapkan utilisasi Plutonium-Thermal (MOX) dengan 16 sampai 18 reaktor nuklir yang beroperasi di Jepang. Pada akhir Oktober 2010, kerja secara formal mulai berjalan di pabrik fabrikasi bahan bakar J-MOX 130 ton/tahun, yang berlokasi di tempat yang sama dengan Pabrik Pengolahan Ulang Rokkasho.