Замкнутый топливный цикл атомной энергетики за все время ее существования рассматривается как желаемая и неизбежная перспектива, которая позволит решить проблему с топливным ресурсом и минимизировать радиационную опасность негативного воздействия атомной энергетики на окружающую среду. С точки зрения расширения ресурсной базы замыкание топливного цикла выглядит следующим образом. Образующиеся в реакторе нейтроны способны осуществить ядерную реакцию с сырьевыми изотопами. Таковыми являются U-238 и Th-232. После захвата нейтрона U-238 превращается в Pu-239 (плутоний 239). Изотоп U-238 практически не делится нейтронами тепловых энергий, да и быстрыми нейтронами делится кое-как, а вот Pu-239 очень хорошо делится нейтронами любых энергий. Из Th-232 после захвата им нейтрона, получается изотоп урана U-233, который тоже очень хорошо делится нейтронами. Таким образом, чтобы решить топливную проблему атомной энергетики и расширить ресурсную базу нужен всего-навсего один нейтрон, который следует использовать для конверсии сырьевого изотопа в делящийся. По существу, вся атомная энергетика и крутится вокруг способа получения этого нейтрона. При делении ядра нейтронами тепловых энергий, получается немногим более двух нейтронов. Один нейтрон следует направить на деление следующего ядра, а оставшиеся нейтроны, немногим более единицы, будут потрачены на бесполезные потери (поглощение нейтронов в конструкционных материалах, утечку из реактора (вылет за пределы реактора без взаимодействия с ядрами среды), небольшая часть будет поглощена продуктами деления, накопившимися в топливе). Все вместе это потери примерно 0.5 нейтрона. Остальное можно потратить на получение новых делящихся ядер из сырьевого изотопа. Остается примерно 0.5-0.8 нейтрона. Именно такое количество новых делящихся ядер можно получить в реакторе на тепловых нейтронах в расчете на одно деление.
При делении в быстрой области спектра с энергией нейтрона около 1 МэВ, число нейтронов, высвобождаемых при делении плутония-239 становится больше, порядка 3, а при делении урана-233 около 2.6. Таким образом, число новых ядер делящихся изотопов получится больше 1. Для уран-плутониевого топливного цикла получится избыток нейтронов, около 1.5 новых делящихся ядер.
Таким образом, получается, что для расширенного воспроизводства топлива, т.е. наработки новых делящихся изотопов из сырьевых в количестве, большем чем сожгли в реакторе, следует использовать уран-плутониевый топливный цикл в реакторе с быстрым спектром нейтронов.