Zakładem przerobu paliwa jądrowego nazywamy taki zakład, w którym przeprowadza się rozdział poszczególnych składników wypalonych elementów paliwowych.

W szczególności należy oddzielić odpady radioaktywne i odzyskać paliwo jądrowe, czyli uran i pluton. Pręty paliwowe zawierają bowiem obok jąder ²³⁵U, które nie uległy rozszczepieniu, także pluton ²³⁹Pu, powstały w procesie powielenia i nadający się ponownie jako paliwo jądrowe. Po odpowiednim leżakowaniu w basenie elektrowni oraz w składowisku pośrednim pręty paliwowe przewozi się w ich pojemnikach transportowych do zakładu przerobu. Są one stale jeszcze wysoce promieniotwórcze, więc od personelu technicznego muszą je oddzielać grube mury betonowe lub szyby ze szkła ołowiowego, a proces przerobu musi być w pełni zautomatyzowany.

Pręty paliwowe są najpierw rozdrabniane, a następnie rozpuszczane w kwasie azotowym. Uran, pluton oraz produkty rozpadu rozpuszczają się prawie całkowicie, pozostają natomiast rozdrobnione koszulki prętów paliwowych, które po zabetonowaniu składa się w bezpiecznym miejscu. W następstwie szeregu chemicznych procesów następuje rozdział uranu, plutonu i pozostałych produktów rozpadu. Uran i pluton, po oczyszczeniu, trafiają do fabryki produkującej pręty paliwowe, natomiast odpady radioaktywne są pakowane i przygotowywane do składowania w mogilniku.