核燃料水法後處理是用沉澱、溶劑萃取、離子交換等在水溶液中進行的化學分離方法處理輻照核燃料的工藝過程，是核燃料後處理中通用的一類方法。
處理步驟,方法分類,特點,
處理步驟
第一步是先用機械法或化學法脫去燃料元件的外殼，將元件芯體（金屬或氧化物）溶於硝酸中，這一步驟稱為首端處理；對不鏽鋼或鋯合金包殼燃料元件則採用切斷－浸取的方法，即將元件切成小段，然後用硝酸將芯體浸取，而外殼不溶解。第二步是溶解液進入分離過程，分離過程是核燃料後處理的核心環節，它的作用是除去裂變產物，回收未用盡的和新生成的核燃料物質並進行分離。
核燃料水法後處理
核燃料水法後處理第三步是將分離純化後的中間產品進行補充淨化、濃縮及轉化為所需的最終形態，稱為尾端處理。
方法分類
沉澱法 典型的沉澱法是磷酸鉍沉澱流程，20世紀40年代曾用此流程生產出第一批核武器用鈽。這種流程基於磷酸鉍沉澱能載帶四價鈽而不能載帶六價鈽和六價鈾這一化學性能，可選用合適的還原劑和氧化劑來調節鈽的價態,而鈾的價態保持不變,經過磷酸鉍氧化沉澱－還原沉澱循環，可回收和純化鈽。磷酸鉍沉澱流程不能同時回收鈾，不易進行連續操作，50年代以後，被溶劑萃取流程所取代。
萃取法 是一類分離、純化能力較強，而且容易實現連續操作的工藝過程。
醚、酮、酯類萃取 基本原理是: 六價鈾、四價鈽和六價鈽的硝酸鹽易萃取入醚、酮、酯等有機溶劑中，而裂變產物的硝酸鹽基本上不被萃取，通過萃取和反萃取就能實現鈾和鈽的分離提純。主要的流程有：
① 雷道克斯(Redox)流程 因為是利用鈽的氧化還原 (redox)作用實現鈾、鈽分離而得名。這種流程用不加稀釋的甲基異丁基酮（異己酮）為萃取劑，從硝酸鋁溶液中萃取六價鈾和六價鈽（因為異己酮即使在中等硝酸濃度下也不穩定，所以它不能用硝酸作萃取時的鹽析劑），然後在選擇性還原下反萃取鈽。
該流程先用重鉻酸鈉將鈽氧化為六價，加入硝酸鋁之後，料液與異己酮接觸以萃取鈾和鈽，裂變產物大部分留在水相；用含少量重鉻酸鈉的水從有機相反萃取鈾和鈽，水相濃縮後，加硝酸鋁作鹽析劑，將鈾和鈽再萃取入異己酮中；然後用含硝酸鋁和氨基磺酸亞鐵的水溶液將鈽反萃取，再用不含鹽析劑的水將鈾反萃取。鈾和鈽都各自再經過一個異己酮萃取循環以進一步純化。必要時，雷道克斯流程的鈽產品再經離子交換濃縮。
異己酮閃點低，並有較大毒性，並且只能用金屬硝酸鹽來作鹽析劑，因此增加了放射性廢物量。由於這些原因，雷道克斯流程已被普雷克斯流程所代替。
② 布特克斯(Butex)流程 布特克斯流程利用兩種溶劑:不加稀釋的二丁基卡必醇（簡稱butex）用於初步分離和鈾的淨化,煤油稀釋的TBP（磷酸三丁酯）用於鈽的淨化。
二丁基卡必醇用中等強度的硝酸作鹽析劑，它能有效地萃取六價鈾、四價鈽和六價鈽，但很少萃取三價鈽，用氨基磺酸亞鐵水溶液反萃取，可使鈽與鈾分離。鈽純化的第一循環仍用二丁基卡必醇萃取，鈽純化的第二循環用TBP－煤油萃取。鈾溶液貯存6個月使釕衰變後，加入硝酸銨為鹽析劑，經二丁基卡必醇萃取純化。
布特克斯流程的缺點是：二丁基卡必醇粘度高、密度大（近於水），需用兩種不同的萃取劑，這就使流程複雜化。由於這些缺點，布特克斯流程也已被普雷克斯流程所代替。
③ 普雷克斯流程 是目前廣泛採用的水法後處理流程。該流程利用TBP易萃取四價鈽、六價鈾,而不易萃取三價鈽和裂變產物這一化學性能，以煤油(或正十二烷)稀釋的TBP為萃取劑,硝酸為鹽析劑，採用適當的方法來調節鈽的價態，經過2～3個萃取循環，實現鈾、鈽的回收和分離，以及對裂變產物的淨化。有些普雷克斯流程中最後一步用陰離子交換純化鈽，用矽膠吸附純化鈾。
普雷克斯流程已取代了其他的溶劑萃取流程，用於生產堆和動力堆燃料的後處理，並有可能用於輻照更深的快中子增殖堆燃料的後處理。
④ 梭勒克斯流程 是用稀釋過的TBP為萃取劑，從輻照過的釷燃料元件中回收、純化釷和鈾233的工藝流程。TBP對鈾、釷的萃取能力，比對裂變產物和鏷233的萃取能力要強得多，通過多級逆流萃取和洗滌，可使鈾、釷與裂變產物和鏷分離,然後利用釷在TBP中的萃取率比鈾低這一差別，採用不同酸度的反萃液，控制合適的流比來進行反萃取，實現鈾和釷的分離，最後鈾和釷再分別進一步純化。
胺類萃取 胺類是問世較晚的一類萃取劑，用得較多的是叔胺類。胺類萃取劑比後處理領域廣泛採用的TBP具有更高的抗輻照性，並對鈽有較高的選擇性；但它對鈾的萃取率較低，需用強鹽析劑，這就增加了廢液中的鹽分。胺類萃取適合於只回收鈽而不回收鈾的情況。
有的普雷克斯流程採用胺類萃取(例如三月桂胺)作為鈽的最後純化步驟。
特點
核燃料水法後處理採用傳統分離手段，因而比較容易實現。它的適應性強，能用於各種不同的核燃料元件的後處理；對鈾、鈽、釷等的回收率很高，彼此的分離也很好，對裂變產物具有足夠的去污係數。但是水法後處理排出大量的廢液，會引起貯存和處理的困難，並增加額外開支；由於萃取劑和離子交換樹脂耐輻照性能的限制，用水法後處理的核燃料，必須預先“冷卻”（貯存）較長時間，使放射性衰減，這樣就增加了燃料的積存量。
