為實現能源目標，美國設定在2050年前將核能產能提升至300吉瓦（GW），這項雄心勃勃的計畫遠超過目前約100吉瓦的現有核能容量。為了因應核能擴張所帶來的核廢料處理挑戰，美國也正積極研擬核燃料回收策略，盼能大幅縮短高放射性廢料的儲存時間。

目前，美國境內有94座輕水反應爐，供應全國約兩成的電力。然而，核廢料處理一直是核能發展的技術難點之一，用過的核燃料具有放射性，需要長達數十萬年的安全儲存期。若能成功實施核燃料回收，可望將儲存期從數十萬年縮短至數百年，大幅減輕長期儲存壓力。

阿貢國家實驗室（Argonne National Laboratory, ANL）的科學家們正致力於開發先進技術，以回收利用核廢料。其中一項關鍵技術是熱法處理（pyroprocessing），這種方法利用高溫改變固體材料的物理或化學特性，能有效減少新鈾礦的需求，同時降低廢料產生量。這項技術曾是阿貢國家實驗室「整合式快中子增殖反應爐（IFR）」計畫的核心，該計畫結合了快中子反應爐與現場燃料回收。

阿貢國家實驗室核化學家兼團隊負責人彼得·特卡茨（Peter Tkac）表示，優化分離步驟並開發一種能使敏感核材料混合而非產生純粹分離流的處理方法至關重要。他強調：「我們有一套良好的核燃料回收策略。」

為加速技術商業化，阿貢國家實驗室已與多家新創公司展開合作。他們與 Deep Isolation 共同將用過的核燃料中的穩定氧化物轉化為金屬形式，這是進行電化學處理的關鍵第一步。研究團隊也正在開發即時追蹤過程的感測器，並測試成本更低的替代材料。此外，阿貢實驗室與 Oklo 合作，建立用於電解精煉的機器學習系統和數位雙生技術。與位於威斯康星州（Wisconsin）的 SHINE Technologies 合作則聚焦於利用離心接觸器分離不同液體，並可在模擬高輻射回收設施的條件下測試分離流程。他們甚至使用范德格拉夫電子加速器（Van de Graaff electron accelerator）來模擬核回收設施內的強烈輻射環境，分析回收化學品如何隨時間分解。

日本曾在1980年代至1990年代考慮過整合式快中子增殖反應爐與鈽鈾混合氧化物（MOX）燃料，最終選擇了後者。然而，日本現已再次評估整合式快中子增殖反應爐及熱法處理技術，以期應用於預計在2040年代投入營運的反應爐。特卡茨指出，最終採取的技術路徑將取決於能源生產所選擇的核反應爐技術。