钚铀混合氧化物是一种核燃料，它包含多个可增殖的可衰变氧化物，特别是PuO2（氧化钚）与UO2（氧化铀）的混合燃料（UO2来源广泛，包括天然的、经过再加工的，以及核废料当中的）。钚是一种自然界不存在的人造放射性同位素，铀燃料在反应堆中燃耗时会产生钚。在核燃料循环中，如何有效合理地利用钚，一直是原子能和平利用的重要任务。最初利用铀的链式反应生产钚是为了军事目的，即生产核武器。但随着高富集铀生产技术的发展以及钚量的增加，钚除用于制备核武器外，还可以制成核燃料，用作和平目的，其中最有效的利用就是钚铀混合氧化物燃料，即MOX燃料。MOX可以利用乏燃料中的钚。一般情况下，乏燃料中钚的含量为1%，其中2/3的物质具有放射性，钚239占50%，钚241占15%，每年全世界大约有70吨可用来生产MOX燃料的钚被当作核废料倾倒。有统计数据表明，钚的单次循环利用可以将铀原料的利用率提高12%，而如果将核废料中的铀也循环利用，那么利用率将提高22%。

“铀”。铀-235和铀-238都是铀的同位素，它们的原子核都会裂变，铀-235有其独特的裂变方式，当中子撞击其原子核时，原子核会分裂成重量几乎相等的两部分。铀-238不具备这种裂变方式，所以轻水堆以铀-23为燃料，以水作慢化剂作用是使高速中子减速和冷却剂。

“钚”是一种超铀元素，通过中子俘获形成于核反应堆，它有几个同位素，其中有一些被裂变和其中一些进行自发裂变，释放出中子，武器级钚在特殊反应堆的生产>90%的钚-239，反应堆级钚中含有约30%的非裂变同位素。轻水反应堆中约三分之一的能源来自裂变的钚-239，这是从再使用的燃料中主要的有价值同位素。