最終，這樣的反應堆注定成為一個更大系統中的一部分，更不用說，任何核反應堆將會很快地毒化自己。隨著鏈式反應的進行，鈾原子裂解后核燃料累積越來越多的核碎片，反過來這些碎片會吸收越來越多的、保持核反應進程所需的中子。大約18個月之后，核燃料就成為“廢料”，并且必須將其卸去——即便其中依然含有很多原始能量。
美國能源部核能辦公室原主任、現任美國核管理委員會成員威廉姆·馬格伍德說：“因此過去一直有這么一種看法：即乏燃料再循環結構能夠重新獲得燃料的更多能量。”全球性的核廢料再處理工廠網絡可以利用核廢料，通過化學方法提取乏燃料中依然能使用的部分——其中大部分是鈾-235和部分可裂變的钚-239（鈾-238的中子被捕獲以后成為钚-239），然后將其轉換為新的核燃料。最終，這種工廠轉變為新一代的增殖反應堆，其設計目的就在于使钚產量最大化。唯一的廢棄物將是一種相對來說很少部分的高強度輻射性裂變產品殘留物，這些廢棄物在幾百年內就可以衰變，利用精心設計的水泥棺能夠安全地處置這些廢棄物。
馬格伍德說，上世紀60年代和70年代早期，這種版本成為美國核反應堆的主導戰略，確切地說美國核管當局終止了許多非增殖反應堆（包括熔鹽反應堆）設計的研究經費。這一計劃確實見到了成效：目前全世界共有437座運營核反應堆，其中356座為輕水反應堆。
然而，1974年5月，印度利用從乏燃料中提取的钚，成功地試驗了一顆原子彈。陡然間，全球各國政府不得不面對一種地緣政治現實：大規模商業化再處理將引發猖獗的核武器擴散問題。因為每一家再處理工廠都能處理以噸為單位的、足以用來制造原子彈的钚，核查人員如何才能確認沒有人從中提取制造核武器所需要的4到6公斤钚呢？
因此，1977年美國總統卡特禁止對乏燃料進行商業化再處理，幾年后里根總統解除了上述禁令。但由于設施造價太高，自那時到現在，全球只有法國的兩個乏燃料商業化再處理工廠運營。大多數增殖反應堆的研究工作也都停止了，因為沒有乏燃料再處理工廠這些研究沒有意義。研究人員發現自己遺留了一個很棘手的核燃料處置問題：現在不得不設法將成千上萬噸的核廢料進行隔離數百世紀之久。因為钚-239的半衰期為24100年。沒有人能夠確保如何將核廢料安全地隔離那么大的時間尺度。
與此同時，上世紀70年代關于核電站安全的呼聲也日益增強。一旦出現任何故障導致經過輕水反應堆的水流中斷，熱量將會被圍困于核反應堆芯。即便是技術性地關閉核反應堆，裂變產品依然能通過放射性衰變產生足夠熱量，熔化核燃料并進入到周圍環境之中。雖然所有的輕水反應堆都配備有緊急備用冷卻系統，但問題是一旦備用系統也失靈該將如何處置？
1979年3月，美國賓夕法尼亞州三里島核電站發生事故，人們真正認識到了這種擔憂；而2011年日本福島核電站發生的堆芯熔毀慘劇，更明顯地證實了這種擔憂。
第二次機會
美國三里島核事故發生后在公眾和政治層引起了強烈反對，全世界范圍的核能發展暫時都受到了很大限制，而且這種情況一直持續了長達25年。電力公司取消了其核能發展計劃，并取消了幾乎所有反應堆訂單。整個核能工業變得更加不愿意探索新技術。加州大學伯克利分校核工程師皮爾·皮特森說：“它們不愿承擔其他新技術和材料的風險，僅關注那些擁有豐富經驗的技術和材料，因為深知這些能夠得到監管機構的批準。”
由于工業界的興趣極少，以及先進反應堆開發投入實際應用的希望渺茫，其研究工作不得不掙扎于反復無常的計劃和資助。美國威斯康辛大學麥迪遜分校核工程師米歇爾·考拉蒂尼說：“如果你忽上忽下的話，制定計劃和從事先進工程研究開發就異常艱辛。”