Việc sử dụng nhiên liệu hạt nhân là một hỗn hợp phức tạp của các sản phẩm phân hạch, uranium, plutonium, và các kim loại transplutonium. Trong nhiên liệu đã được sử dụng ở các nhiệt độ cao trong lò phản ứng năng lượng, nó là phổ biến cho các nhiên liệu là không đồng nhất; thường nhiên liệu sẽ chứa các hạt nano của các kim loại nhóm platin chẳng hạn như palladium. Còn các nhiên liệu cũng có thể đã nứt, sưng, và bị nước nóng gần điểm nóng chảy của nó. Mặc dù thực tế rằng nhiên liệu được sử dụng có thể được nứt, nó là rất không hòa tan trong nước, và có thể giữ lại phần lớn các nhóm actinides và các sản phẩm phân hạch trong lưới tinh thể của urani điôxit crystal lattice.