原子燃料サイクル研究ユニットは、現在５つの研究プロジェクトで構成されており、それぞれは軽水炉と使用済燃料専焼炉または高速増殖炉を含めた原子燃料サイクルの中で、下図のように位置付けられています。

東工大が保有するCs（セシウム）、Sr（ストロンチウム）、T（トリチウム）等の核種分離・回収技術や植物・汚泥等の分解処理技術を適用した、放射能汚染水・土壌・汚泥・植物体の除染・処分プロセスの研究開発を進めており、早期実現・導入を目指します。また、社会科学分野の研究者と共同で放射性廃棄物の処分技術等における新しい社会合意形成の手法開発にも取り組みます（上図①）。
高レベル放射性廃棄物（HLW）処理において、現在、使用済核燃料のHLWをガラス固化し、中間貯蔵施設で熱量を下げ、地下埋設するという最終処分法が考えられています。そのため高充填ガラス固化体等の研究開発を進めます（上図②）。
これと共に、ガラス固化する前段階においても、固化体を大量発生させてしまう白金族元素をHLWから分離・回収する技術（上図③）の開発や、ガラス固化体の貯蔵効率を低下させるCsやSrなどを分離する遠心抽出装置の開発も進めます（上図④）。
これらの技術を開発し、大型化した上で実証し、現実のものとしていくことを目標とします。また、高レベル放射性廃液から、プルトニウム以外の超ウラン元素であるMA（マイナーアクチニド）を分離して燃料と混合することで、廃棄物の放射能毒性を大幅に下げることができます。これにより、将来的には地下埋設ではなく地上管理できる可能性も出てきます。 さらに、将来のエネルギー政策の選択肢のひとつとして、ウラン利用率の大幅向上と廃棄物発生量低減を目指した使用済燃料専焼炉または高速増殖炉の原子燃料サイクルの研究も行います（上図⑤）。

東工大が得意とする核種分離技術及び材料技術等の研究シーズを活かして、「放射性Cs、Srの除染技術」、「廃棄物の安定したガラス固化体への封じ込め技術」、「再処理工程で発生するHLWの短期無毒化技術」、「HLWに含まれる有価物回収技術」等の開発研究を行い、特に放射性物質による汚染除去、及び原子燃料サイクルのバックエンド工程での安全かつ低環境負荷なプロセス技術の確立に寄与します。
福島対策プロジェクトに関しては、2018年頃までに汚染土壌処理の技術開発とともに汚染水処理・処分についての技術シナリオを提供し、その後、約２年で市民のかたがたとの合意形成を図っていく予定です。
ガラス固化体の研究は2009年から継続しており、また白金族元素の回収技術開発研究は2012年から継続しています。両研究ともに2020年頃までに完成させる予定です。 高速増殖炉サイクルを使ったエネルギー供給は2080年以降と遠い将来のことですが、そこで重要なMA分離技術の研究に関しては2009年から研究しています。今後は、JAEAや米国国立研究所と連携し、MAの高度分離研究を国際的に推進していく予定です。