Una parte de la investigación en las aplicaciones de los aceleradores está orientada hacia los residuos radiactivos, veremos como sería posible usar aceleradores para tratar los residuos.
Según el Instituto de Energía Nuclear americano, los EEUU generan más de 2000 toneladas de residuos nucleares cada año. De media, el uranio utilizado en las plantas nucleares dura tres años antes de dejar de producir suficiente energía y ser desechado. El fuel se retira de la planta y se almacena durante un periodo en unas grandes piscinas rodeadas de paredes de cemento hasta que el material deja de estar caliente. El uranio representa el 94.5 por ciento y el plutonio el 1% de los residuos. El resto de los constituyentes son actinidos, entre ellos neptunio, curio, americio además de otros productos de la fisión. Si el fuel es re-procesado, se separarán químicamente el uranio y plutonio (que podrían volver a ser utilizados) del resto de material radiactivo. Cerca del 97% del fuel puede ser reciclado dejando el 3% de material altamente radiactivo. Pero el procesado no parece la práctica más común y en muchos casos los residuos simplemente se almacenan en instalaciones subterráneas o en contenedores.
