Kasutatud tuumkütus on radioaktiivne materjal, mida on kasutatud tuumaelektrijaamades kütusena. Kui seda materjali on pikka aega kasutatud, kaotab see kütusena oma efektiivsuse ja see tuleb välja vahetada. Kahjuks on praegu tegemist radioaktiivsete jäätmetega, mis võivad olla inimestele ja teistele olenditele surmavad tuhandeid aastaid. Kasutatud tuumkütuse kõrvaldamise meetodid on sageli olnud vastuolulised. Mõned teadlased on pakkunud välja jäätmete ümbertöötlemise kasulikuks kütuseks alternatiivina muudele kõrvaldamismeetoditele.
Tuumaelektrijaamad toodavad elektrit kontrollitud tuumareaktsioonide kaudu. See hõlmab väga radioaktiivsete materjalide nagu uraani ja plutooniumi töötlemist. Aeg, mille jooksul see kütus kasulikuks jääb, sõltub reaktori vanusest ja selle tehnoloogia tasemest. Alates 2011. aastast saab enamikus kaasaegsetes tuumaelektrijaamades kütust kasutada kolm kuni kuus aastat, enne kui materjal rikneb nii palju, et sellest pole enam kasu. Pärast seda punkti loetakse materjali kasutatud tuumkütuseks.
Ameerika Ühendriikide energeetikaministeeriumi andmetel toodavad USA tuumajaamad aastas umbes 2,000 tonni kasutatud tuumkütust. Probleemiks on siis see, kuidas sellest vabaneda. Enamik tuumarajatisi paigutab kütuse lähedalasuvatesse isoleeritud mahutitesse, mida nimetatakse kasutatud tuumkütuse basseinideks. Nendes mahutites olev spetsiaalselt töödeldud vesi jahutab materjali ja neelab suurema osa kütusest eralduvast kiirgusest. Materjali hoitakse nendes basseinides sageli 10–20 aastat.
Pärast aastakümnete pikkust kasutamist on paljud neist mahutitest aga kasutatud tuumkütust peaaegu täis. USA tuumaenergia reguleerimise komisjoni hinnangul on paljud neist pärast 2015. aastat kasutuskõlbmatud. USA seaduste kohaselt peab valitsus leidma ohtlikele tuumajäätmetele alalise hoiukoha, kuid keskkonnaprobleemid on takistanud sellise ladustamiskoha ehitamist. Vahepeal paigutatakse kasutatud tuumkütus betoonvaatidesse, kuid see meetod on keskkonna- ja julgeolekukaalutlustel ka vastuoluline. Sarnaste probleemide ees seisavad ka teised tuumareaktoreid omavad riigid.
Üks lahendus, mida sellised riigid nagu Prantsusmaa ja Venemaa juba kasutavad, on kasutatud tuumkütuse ümbertöötlemine. Kuna kasutatud tuumkütus jääb radioaktiivseks, saab seda pärast ümbertöötlemist kasutada edasiseks energia tootmiseks; Taaskasutatud kütusest tekib vähem radioaktiivseid jäätmeid, kuigi protsess ise on kallis. Need küsimused said uue aktuaalsuse pärast seda, kui 2011. aasta Jaapani maavärin ja tuumakriis panid paljud tuumaenergiapoliitikat uuesti läbi vaatama. Samuti on mures, et mõned riigid võivad tuumarelvade loomiseks kasutada kasutatud tuumakütust. Tuumaenergia ja radioaktiivsed jäätmed on alati olnud vastuolulised küsimused ja tundub, et arutelu jätkub ka tulevikus.