เส้นทางที่สองสู่การเพิ่มจำนวน กระบวนการใหม่ ส่งผลให้เกิดการแยกพลูโตเนียมออกจากเชื้อเพลิงใช้แล้วที่มีกัมมันตภาพรังสีสูง พลูโทเนียมสามารถนำไปใช้ในอาวุธนิวเคลียร์ได้ อย่างไรก็ตาม การแปรรูปซ้ำได้รับการปกป้องอย่างเข้มงวดในประเทศเหล่านั้นที่ดำเนินการ ทำให้การแปรรูปซ้ำในเชิงพาณิชย์เป็นเส้นทางที่ไม่น่าเป็นไปได้สำหรับการแพร่ขยาย นอกจากนี้ นิวเคลียร์ ยังถือว่ายากกว่าในการสร้างอาวุธด้วยพลูโตเนียมเมื่อเทียบกับยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูง