目前核能利用存在的主要問題有：

　　（1）資源利用率低。工業(yè)應(yīng)用的是熱中子反應(yīng)堆核電站，雖其發(fā)電成本低于煤電，但它以鈾－235為燃料，天然鈾中占99.3%的鈾－238無法利用。

　　（2）燃燒后的乏燃料中除鈾－235及钚－239外，剩余的高放射性廢液含大量“少數(shù)錒系核素”（MA）及“裂變產(chǎn)物核素”（FP），其中有一些半衰期長達(dá)百萬年以上，成為危害生物圈的潛在因素，其最終處理技術(shù)尚未完全解決。

　?。?）反應(yīng)堆是臨界系數(shù)大于l的無外源自持系統(tǒng)，其安全問題尚需不斷監(jiān)控及改進(jìn)。

　?。?）核不擴(kuò)散要求的約束，即核電站反應(yīng)堆中生成的钚－239受控制。

　　這4個(gè)問題中，以前兩者更具實(shí)際意義。

　　利用快中子增殖堆可以使天然鈾中的鈾－238轉(zhuǎn)化為钚－239，成為裂變?nèi)剂稀Ｓ妙校?39或鈾－235裝料啟動(dòng)運(yùn)行數(shù)十年后，此系統(tǒng)可以靠鈾－238達(dá)到“自持”，鈾資源利用率可提高60～70倍。這雖然有利于資源的利用，但另3個(gè)問題則面臨更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。而且快中子增殖堆的初始裝料要以從熱中子反應(yīng)堆乏燃料中提取的大量工業(yè)钚庫存為依托，如熱堆電站未發(fā)展到相當(dāng)?shù)难b機(jī)容量，快堆是不可能具工業(yè)應(yīng)用規(guī)模的，而此時(shí)高放射性廢液的庫存已極大。對(duì)高放射性廢液的處置方法，目前是將其固化，經(jīng)包裝后埋入穩(wěn)定的巖層中。這種“后處理一固化一深埋”的處置方式雖然可行，但從長遠(yuǎn)看它未解決泄入生物圈的問題。

　　因此，理想的核系統(tǒng)應(yīng)是以天然鈾（或貧化鈾）作為反應(yīng)堆的基本裝料，并使它所產(chǎn)生的放射性廢物在系統(tǒng)中被嬗變?yōu)槎虊勖ò胨テ跒閹资辏┗蚍€(wěn)定的核素。使系統(tǒng)輸出的廢料是短壽命低放射性廢物。這就是目前世界核科技界大力研究的充分利用鈾資源且放射性“潔凈”的核能系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的物理及放射化學(xué)基礎(chǔ)在于：

　?。?）利用中子核反應(yīng)使不可裂變的核轉(zhuǎn)化為可裂變核，并在系統(tǒng)中形成一個(gè)穩(wěn)定的可裂變核供應(yīng)儲(chǔ)備。

　　（2）利用化學(xué)分離流程，提取高放射性廢液中的MA及FP，回送到系統(tǒng)中，在一定條件下，MA成為附加的能量供應(yīng)資源，而FP則吸收中子而嬗變成為穩(wěn)定核或短壽命核，即所謂的分離－嬗變（P—T）法。