Несмотря на то, что расход природного урана в тяжеловодных реакторах наименьший, выгорание топлива, т.е. количество энергии, полученное с килограмма топлива, будет небольшое, и топливо надо будет чаще перегружать (заменять на свежее). Для этого надо делать новые твэлы. Это удорожает производство электроэнергии. Дополнительная трудность – тяжелая вода. Ее потери надо компенсировать, а это тоже довольно дорого. Тяжеловодные реакторы использовались для наработки оружейного плутония. Дело в том, что для создания «хорошей» ядерной бомбы надо использовать плутоний, в котором мало изотопа плутоний 240. Этот изотоп получается после захвата плутонием 239 нейтрона. Малое выгорание топлива позволяет получать практически чистый плутоний 239, по этой причине тяжеловодные реакторы и используются для производства оружейного плутония.
Для получения энергии наиболее привлекательными сейчас считаются реакторы с водой под давлением, реакторы ВВЭР. Они используют в качестве топлива природный обогащённый уран, т.е. работают в уран-плутониевом топливным цикле. Слово плутоний в названии топливного цикла появилось из-за того, что этот изотоп образуется из уран-238 после захвата нейтрона. В выгружаемом топливе реактора ВВЭР содержится немногим более 1.5% плутония (всех изотопов), около 1% урана-235, оставшегося от начальной загрузки и 0.3% урана 236, который получается из урана-235 после реакции захвата нейтрона. Этот изотоп плохо делится, как и уран-238, что делает менее эффективным повторное использование урановой компоненты из облученного топлива. Плутоний, выделяемый из ОЯТ реакторов ВВЭР, называют энергетическим плутонием. Его изотопный состав, по изотопам плутония, примерно, таков P239/Pu240/Pu241 = 60/30/10.