Atomkraftgegner kritisieren den Begriff Kreislauf, da er einen geschlossenen Kreislauf darstellt. Jedoch ist auch beim Einsatz von Wiederverarbeitung, die Zufuhr frischen Urans nötig und auch im diesen Fall entstehen radioaktiven Abfall, die sich durch die Betriebsmittel der Wiederaufbereitungsanlage sogar vermehren. Daher wird auch der Begriff „Brennstoffkette“ als Alternative verwendet.

Der Betrieb von Atomkraftgegnern Atomkraftwerken erfordert eine gut ausgebaute Infrastruktur, die insbesondere die Versorgung mit frischem Kernbrennstoff sowie die Behandlung der radioaktiven Abfälle umfasst. Zur Versorgung gehören die Suche und Abbau von Uranerzen, die Gewinnung des Urans aus den Erzen, die Anreicherung von [[Uran]]-235 und die Herstellung von Brennelementen. Die Abfallbehandlung umfasst den Abtransport abgebrannter Brennelemente aus Kernkraftwerken, die Abtrennung von wieder verwertbaren Spaltstoffen von den radioaktiven Abfälle Abfällen und deren Endlagerung.

Laut Atomgesetz sind Abtransporte abgebrannter Brennelemente aus deutschen Kernkraftwerken zu Wiederaufbereitungsanlagen seit dem 1. Juli 2005 nicht mehr zulässig. Seit diesem Zeitpunkte Zeitpunkt ist also als Entsorgungsweg für abgebrannte Brennelemente in der BRD ausschließlich die direkte Endlagerung ohne Wiederaufbereitung möglich.