Топливный цикл будущей атомной энергетики является наиболее существенным фактором ее успешного развития. В настоящее время, пока есть значительный природный ресурс делящегося изотопа (уран-235) и в силу сложившегося традиционного отношения к природе - пока есть, что из нее брать, брать до полного исчерпания, ожидать масштабного развития замкнутого топливного цикла не приходится. В природном уране только 0.711% делящегося изотопа урана-235, а остальное – уран-238 и чуть-чуть уран-234. При обогащении природного топлива до реакторных кондиций содержание урана-235 повышают, примерно, до 5%, для транспортных реакторов (атомных ледоколов, других кораблей, подводных лодок), примерно, до 20%. Для изготовления бомбы нужно обогащение около 96%. В процессе обогащения образуется два продукта: высокообогащенное топливо, которое будет использоваться в конкретных установках, и отвальный уран, в котором преимущественно содержится уран-238, а процент урана-235 уменьшается до 0.1-0.2%. Процесс обогащения топлива достаточно дорогой. На начальном этапе развития атомной энергетики старались использовать топливо небольшого обогащения или вообще создать конструкции реакторов, в которых обогащать природный уран не требовалось. Таким реактором был Канадский тяжеловодный реактор CANDU. В нем в качестве замедлителя топлива использовалась тяжелая вода (D2O). Конструктивно этот реактор похож на РБМК, только вместо графитовой кладки была налита в бак тяжелая вода. Этот бак с тяжелой водой пронизывали горизонтальные каналы, в которых размещались твэлы с природным ураном. Они охлаждались обычной водой. Пожалуй, это был самый экономный по топливоиспользованию ядерный реактор. Расход природного урана для производства 1 ГВт год электроэнергии в этих реакторах требует около 130 тонн природного урана. В современных реакторах ВВЭР эта величина составляет около 180 тонн природного урана.