ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ เป็น ยูเรเนียมชนิดหนึ่งที่มีเปอร์เซ็นต์องค์ประกอบของยูเรเนียม-235 (เขียนว่า²³⁵ U) เพิ่มขึ้นผ่านกระบวนการแยกไอโซโทปยูเรเนียมที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติประกอบด้วยไอโซโทป หลักสามชนิด ได้แก่ยูเรเนียม-238 ( ²³⁸ U, ความอุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติ 99.2732–99.2752% ), ยูเรเนียม-235 ( ²³⁵ U, 0.7198–0.7210%) และยูเรเนียม-234 ( ²³⁴ U, 0.0049–0.0059%) ^{[ 1 ] 235} U เป็นนิวไคลด์ดั้งเดิม เพียงชนิดเดียว ที่มีอยู่ในธรรมชาติในปริมาณมากที่สามารถแตกตัว ได้ ด้วยนิวตรอนความร้อน^{[ 2 ]}

ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะใช้ทั้งใน การผลิต ไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ พลเรือน และอาวุธนิวเคลียร์ทาง ทหาร ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะต่ำ (LEU) ซึ่งมี²³⁵ U น้อยกว่า 20% ใช้เป็นเชื้อเพลิงในเครื่องปฏิกรณ์น้ำเบาซึ่งเป็นเครื่องปฏิกรณ์พลังงานนิวเคลียร์ส่วนใหญ่ทั่วโลก^{[ 3 ]}ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูง (HEU) ซึ่งมี²³⁵ U 20% หรือมากกว่า ถูกนำมาใช้ในอาวุธนิวเคลียร์ เครื่อง ปฏิกรณ์ขับเคลื่อนเรือเครื่องปฏิกรณ์วิจัยบางประเภทและการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์เฉพาะทางบางแบบ มีปริมาณยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูงประมาณ 2,000  ตันทั่วโลก^{[ 4 ]}

การเสริมสมรรถนะขนาดใหญ่ได้รับการพัฒนาขึ้นครั้งแรกในโครงการแมนฮัตตันซึ่งใช้การแพร่กระจายของก๊าซและการแยกไอโซโทปด้วยสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อผลิตยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ ในอดีต การแพร่กระจายของก๊าซและเครื่องหมุนเหวี่ยงก๊าซเป็นสองวิธีการเสริมสมรรถนะที่ดำเนินการในเชิงพาณิชย์ แต่ปัจจุบันการแพร่กระจายของก๊าซล้าสมัยและถูกแทนที่ด้วยเทคโนโลยีเครื่องหมุนเหวี่ยงในการใช้งานเชิงพาณิชย์^{[ 5 ] [ 6 ]}การแยกไอโซโทปด้วยเลเซอร์ได้รับการพัฒนาขึ้นเช่นกันในฐานะเทคโนโลยีเสริมสมรรถนะรุ่นที่สามที่เป็นไปได้ บริษัท Global Laser Enrichmentได้ยื่นขอใบอนุญาตโรงงานเสริมสมรรถนะยูเรเนียมด้วยเลเซอร์ในสหรัฐอเมริกา แต่การหมุนเหวี่ยงยังคงเป็นกระบวนการเสริมสมรรถนะที่ใช้ในเชิงพาณิชย์^{[ 7 ]}

ยูเรเนียม²³⁸ที่เหลืออยู่หลังจากการเสริมสมรรถนะเรียกว่ายูเรเนียมด้อยสมรรถนะ (DU) ซึ่งมีกัมมันตภาพรังสี ต่ำ กว่ายูเรเนียมธรรมชาติมาก แม้ว่าจะยังมีความหนาแน่นสูงก็ตาม ยูเรเนียมด้อยสมรรถนะถูกนำมาใช้เป็น วัสดุ ป้องกันรังสีและในอาวุธเจาะเกราะ

ยูเรเนียมที่ขุดได้จากใต้พื้นโลกโดยตรงนั้นไม่เหมาะสมที่จะใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ส่วนใหญ่ และต้องผ่านกระบวนการเพิ่มเติมเพื่อให้สามารถใช้งานได้ ( เครื่องปฏิกรณ์ นิวเคลียร์แบบ CANDUเป็นข้อยกเว้นที่สำคัญ) การทำเหมืองยูเรเนียมนั้นทำได้ทั้งใต้ดินหรือในเหมืองเปิด ขึ้นอยู่กับความลึกที่พบ หลังจาก ขุด แร่ยูเรเนียมแล้ว จะต้องผ่านกระบวนการบดเพื่อสกัดยูเรเนียมออกจากแร่

สิ่งนี้สำเร็จได้ด้วยการผสมผสานกระบวนการทางเคมี โดยผลิตภัณฑ์สุดท้ายคือยูเรเนียมออกไซด์เข้มข้น ซึ่งรู้จักกันในชื่อ " เยลโลว์เค้ก " ซึ่งมีปริมาณยูเรเนียมประมาณ 80% ในขณะที่แร่ดั้งเดิมมักมีปริมาณยูเรเนียมเพียง 0.1% เท่านั้น^{[ 8 ]}

กากยูเรเนียมสีเหลืองนี้จะถูกนำไปแปรรูปเพิ่มเติมเพื่อให้ได้ยูเรเนียมในรูปแบบที่ต้องการซึ่งเหมาะสมสำหรับ การผลิต เชื้อเพลิงนิวเคลียร์หลังจากกระบวนการบดเสร็จสิ้น ยูเรเนียมจะต้องผ่านกระบวนการแปลงสภาพต่อไป "เป็นยูเรเนียมไดออกไซด์ซึ่งสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ประเภทที่ไม่ต้องการยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ หรือเป็นยูเรเนียมเฮกซาฟลูออไรด์ซึ่งสามารถเสริมสมรรถนะเพื่อผลิตเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ส่วนใหญ่" ^{[ 9 ]}ยูเรเนียมที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติประกอบด้วยส่วนผสมของ²³⁵ U และ²³⁸ U โดย²³⁵ U เป็นไอโซโทปที่สามารถแตกตัวได้ง่ายด้วยนิวตรอนในขณะที่ส่วนที่เหลือเป็น²³⁸ U แต่ในธรรมชาติ แร่ที่สกัดได้มากกว่า 99% เป็น²³⁸ U เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ส่วนใหญ่ต้องการยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ ซึ่งเป็นยูเรเนียมที่มีความเข้มข้นของ²³⁵ U สูงกว่า โดยมีค่าอยู่ระหว่าง 3.5% ถึง 4.5% (แม้ว่าเครื่องปฏิกรณ์บางแบบที่ใช้กราไฟต์หรือน้ำหนักมากเป็นตัวหน่วง เช่นRBMKและCANDUจะสามารถทำงานได้โดยใช้ยูเรเนียมธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิง) มีกระบวนการเสริมสมรรถนะเชิงพาณิชย์สองวิธี ได้แก่การแพร่กระจายของก๊าซและการเหวี่ยงแยกก๊าซ กระบวนการเสริมสมรรถนะ ทั้งสองวิธีนี้เกี่ยวข้องกับการใช้ยูเรเนียมเฮกซาฟลูออไรด์และผลิตยูเรเนียมออกไซด์เสริมสมรรถนะ^{[ 10 ]}

ยูเรเนียมแปรรูป (RepU) ผ่านกระบวนการทางเคมีและกายภาพหลายขั้นตอนเพื่อสกัดยูเรเนียมที่ใช้ได้จากเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้ว RepU เป็นผลผลิตจากวัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่เกี่ยวข้องกับการแปรรูปเชื้อเพลิงใช้แล้ว โดยทั่วไปแล้ว RepU ที่ได้จาก เชื้อเพลิงใช้แล้ว ของเครื่องปฏิกรณ์น้ำเบา (LWR) จะมี ^235Uมากกว่ายูเรเนียมธรรมชาติเล็กน้อยดังนั้นจึงสามารถนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ที่ปกติใช้ยูเรเนียมธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิง เช่นเครื่องปฏิกรณ์ CANDU ได้นอกจากนี้ยังประกอบด้วยไอโซโทปยูเรเนียม-236 ที่ไม่พึงประสงค์ ซึ่งจะเกิดปฏิกิริยาจับนิวตรอนทำให้สูญเสียนิวตรอน (และต้องใช้^235U ที่ มีการเสริมสมรรถนะสูงขึ้น) และสร้างเนปทูเนียม-237ซึ่งจะเป็นหนึ่งในนิวไคลด์กัมมันตรังสีที่เคลื่อนที่ได้ง่ายและก่อปัญหามากที่สุดใน การกำจัดกากกัมมันตรังสีใน แหล่งเก็บกักทางธรณีวิทยาในระดับลึกยูเรเนียมแปรรูปมักมีธาตุทรานส์ยูเรเนียมและผลิตภัณฑ์ฟิสชันอื่นๆ ปะปนอยู่ จึงจำเป็นต้องมีการตรวจสอบและจัดการอย่างระมัดระวังในระหว่างการผลิตเชื้อเพลิงและการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์

ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะต่ำ (LEU) มีความเข้มข้นของ^235U ต่ำกว่า 20% ตัวอย่างเช่น ในเครื่องปฏิกรณ์น้ำเบาเชิงพาณิชย์ ซึ่งเป็นเครื่องปฏิกรณ์ผลิตไฟฟ้าที่แพร่หลายที่สุดในโลก ยูเรเนียมจะถูกเสริมสมรรถนะให้มี235U ^{อยู่ ที่ 3 ถึง 5%}ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะเล็กน้อย ( SEU ) มีความเข้มข้นของ²³⁵ U ต่ำกว่า 2% ^{[ 11 ]}

LEU ที่มีความเข้มข้นสูง (HALEU) มีความเข้มข้นระหว่าง 5% ถึง 20% ^{[ 12 ]}และจำเป็นต้องใช้ใน การออกแบบ เครื่องปฏิกรณ์แบบโมดูลาร์ขนาดเล็ก (SMR) จำนวนมาก ^{[ 13 ]} LEU สดที่ใช้ในเครื่องปฏิกรณ์วิจัยมักมีความเข้มข้นระหว่าง 12% ถึง 19.75% ²³⁵ U; ความเข้มข้นหลังนี้ใช้เพื่อทดแทนเชื้อเพลิง HEU เมื่อเปลี่ยนเป็น LEU ^{[ 14 ]}

ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูง (HEU) มีความเข้มข้นของ^235U 20% หรือสูงกว่า ระดับการเสริมสมรรถนะสูงนี้จำเป็นสำหรับอาวุธนิวเคลียร์และการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์เฉพาะบางแบบ ยูเรเนียมฟิสไซล์ใน ส่วนประกอบหลัก ของอาวุธนิวเคลียร์ มักมี ^235U 85% หรือมากกว่าซึ่งเรียกว่าเกรดอาวุธแม้ว่าในทางทฤษฎีสำหรับการออกแบบการระเบิดภายใน ความเข้มข้นขั้นต่ำ 20% ก็อาจเพียงพอ (เรียกว่าใช้งานได้) แม้ว่าจะต้องใช้วัสดุหลายร้อยกิโลกรัมและ "ไม่สามารถออกแบบได้ในทางปฏิบัติ" ^{[ 15 ] [ 16 ]}การเสริมสมรรถนะที่ต่ำกว่านั้นก็เป็นไปได้ในทางทฤษฎี แต่เมื่อเปอร์เซ็นต์การเสริมสมรรถนะลดลงมวลวิกฤตสำหรับนิวตรอนเร็ว ที่ไม่ถูกลดทอน จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่นต้องใช้ มวล อนันต์ ของ ^235U 5.4% ^{[ 15 ]}สำหรับ การทดลอง วิกฤตการเสริมสมรรถนะของยูเรเนียมให้สูงกว่า 97% ได้สำเร็จแล้ว^{[ 17 ]}

ระเบิดยูเรเนียมลูกแรกชื่อ " ลิตเติลบอย " ที่สหรัฐอเมริกาทิ้งลงฮิโรชิมาในปี 1945 ใช้ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ 80% จำนวน 64 กิโลกรัม (141 ปอนด์) การห่อหุ้มแกนฟิสไซล์ของอาวุธด้วยตัวสะท้อนนิวตรอน (ซึ่งเป็นมาตรฐานในวัตถุระเบิดนิวเคลียร์ทุกชนิด) สามารถลดมวลวิกฤตลงได้อย่างมาก เนื่องจากแกนถูกล้อมรอบด้วยตัวสะท้อนนิวตรอน เมื่อระเบิด แกนจะมีมวลเกือบ 2.5 เท่าของมวลวิกฤต ตัวสะท้อนนิวตรอนจะบีบอัดแกนฟิสไซล์ผ่านการระเบิดแบบยุบตัวการเพิ่มพลังงานฟิวชั่นและ "การอัด" ซึ่งชะลอการขยายตัวของแกนฟิสชันด้วยแรงเฉื่อย ทำให้สามารถออกแบบอาวุธนิวเคลียร์ที่ใช้มวลน้อยกว่ามวลวิกฤตของทรงกลมเปล่าที่ความหนาแน่นปกติได้ การมี ไอโซโทป ^238U มากเกินไป จะยับยั้งปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ ที่ควบคุมไม่ได้ ซึ่งเป็นสาเหตุของพลังงานของอาวุธ มวลวิกฤตสำหรับยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูง 85% อยู่ที่ประมาณ 50 กิโลกรัม (110 ปอนด์) ซึ่งที่ความหนาแน่นปกติจะเป็นทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 17 เซนติเมตร (6.7 นิ้ว) ^{[ 10 ]}แกนยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูงที่ใช้ในการทดสอบนิวเคลียร์ครั้งแรกของจีนโครงการ 596มีน้ำหนักประมาณ 15 กิโลกรัม^{[ 18 ]}ซึ่งสอดคล้องกับเส้นผ่านศูนย์กลาง 11.4 เซนติเมตร

อาวุธนิวเคลียร์ของสหรัฐฯ ในยุคหลังมักใช้พลูโทเนียม-239ในขั้นตอนหลัก แต่ในขั้นตอนรองที่เป็นปลอกหุ้มหรือตัวบีบอัด ซึ่งถูกบีบอัดโดยการระเบิดนิวเคลียร์หลัก มักใช้ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูง (HEU) ที่มีความเข้มข้นระหว่าง 40% ถึง 80% ^{[ 19 ]}ร่วมกับเชื้อเพลิงฟิวชันลิเธียมดิวเทอไรด์การออกแบบหลายขั้นตอนนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและประสิทธิผลของอาวุธนิวเคลียร์ ทำให้สามารถควบคุมการปลดปล่อยพลังงานระหว่างการระเบิดได้ดียิ่งขึ้น สำหรับขั้นตอนรองของอาวุธนิวเคลียร์ขนาดใหญ่ มวลวิกฤตที่สูงกว่าของยูเรเนียมเสริมสมรรถนะน้อยกว่าอาจเป็นข้อได้เปรียบ เนื่องจากทำให้แกนกลางในเวลาระเบิดมีเชื้อเพลิงในปริมาณที่มากขึ้น กลยุทธ์การออกแบบนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพผลผลิตการระเบิดและประสิทธิภาพของระบบอาวุธนิวเคลียร์ขั้นสูง ยูเรเนียม ²³⁸ไม่ได้ถูกกล่าวว่าเป็นสารที่สามารถแตกตัวได้ แต่ยังคงสามารถแตกตัวได้ด้วยนิวตรอนเร็ว (>2 MeV) เช่นเดียวกับที่ผลิตขึ้นระหว่างฟิวชัน D–T ^{[ 20 ]}

ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูง (HEU) ยังใช้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนเร็วซึ่งแกนกลางต้องการวัสดุฟิสไซล์ประมาณ 20% หรือมากกว่านั้น รวมถึงในเครื่องปฏิกรณ์ทางทะเล ซึ่งมักจะมี ²³⁵ U อย่างน้อย 50% แต่โดยทั่วไปจะไม่เกิน 90% ระบบเครื่องปฏิกรณ์เฉพาะทางเหล่านี้อาศัยยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูงสำหรับข้อกำหนดการทำงานเฉพาะ รวมถึงฟลักซ์นิวตรอนสูงและการควบคุมพลวัตของเครื่องปฏิกรณ์อย่างแม่นยำ ต้นแบบ เครื่องปฏิกรณ์เร็วเชิงพาณิชย์ Fermi-1ใช้ HEU ที่มี 235 U ^26.5 % มีการใช้ HEU ในปริมาณมากในการผลิตไอโซโทปทางการแพทย์เช่นโมลิบเดนัม-99สำหรับ เครื่อง กำเนิดเทคนีเซียม-99m ^{[ 21 ]}อุตสาหกรรมการแพทย์ได้รับประโยชน์จากคุณสมบัติเฉพาะของยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูง ซึ่งช่วยให้สามารถผลิตไอโซโทปที่สำคัญซึ่งจำเป็นสำหรับการถ่ายภาพวินิจฉัยและการใช้งานทางการรักษาได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การแยกไอโซโทปทำได้ยาก เนื่องจากไอโซโทปของธาตุชนิดเดียวกันมีคุณสมบัติทางเคมีเกือบเหมือนกัน และมีมวลแตกต่างกันเพียงเล็กน้อย ในกรณีของยูเรเนียม^235Uมีมวลเบากว่า^238U ประมาณ 1.26% การเสริมสมรรถนะเชิงพาณิชย์มักใช้ยูเรเนียมเฮกซาฟลูออไรด์ (UF6 ₎แทนยูเรเนียมอะตอม ซึ่งช่วยลดความแตกต่างของมวลสัมพัทธ์ระหว่างโมเลกุลที่มีไอโซโทปทั้งสองชนิดลงอีก^{[ 5 ]} UF6 ถูกใช้เนื่องจากฟลูออรีนมีไอโซโทปที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติเพียงชนิดเดียว และเนื่องจาก UF6 _{สามารถ จัดการได้ใน รูป}ของก๊าซที่อุณหภูมิการทำงานที่เหมาะสม^{[ 6 ]}

เนื่องจากแต่ละขั้นตอนการแยกทำให้ความเข้มข้นของไอโซโทปเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย โรงงานเสริมสมรรถนะจึงใช้ ระบบหลายขั้นตอน ต่อเนื่องกันแต่ละขั้นตอนจะส่งกระแสผลิตภัณฑ์ที่มีความเข้มข้นสูงขึ้นเล็กน้อยไปยังขั้นตอนถัดไป และส่งกระแสผลิตภัณฑ์ที่มีความเข้มข้นลดลงเล็กน้อยกลับไปยังขั้นตอนก่อนหน้า

ในอดีต วิธีการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมสองวิธีที่ดำเนินการในเชิงพาณิชย์ ได้แก่การแพร่กระจายก๊าซและการใช้เครื่องเหวี่ยงแยกก๊าซการแพร่กระจายก๊าซเป็นกระบวนการเสริมสมรรถนะเชิงพาณิชย์วิธีแรก แต่ใช้พลังงานสูงและถูกแทนที่ด้วยเทคโนโลยีเครื่องเหวี่ยงแยกก๊าซในการใช้งานเชิงพาณิชย์^{[ 5 ]}โรงงานแพร่กระจายก๊าซเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่แห่งสุดท้าย คือโรงงานแพร่กระจายก๊าซแพดูคาห์ในสหรัฐอเมริกา ได้ยุติการดำเนินงานเสริมสมรรถนะในปี 2013 ^{[ 22 ]}

ในช่วงกลางทศวรรษ 2020 การเสริมสมรรถนะยูเรเนียมเชิงพาณิชย์ดำเนินการโดยโรงงานเครื่องเหวี่ยงแก๊ส การเสริมสมรรถนะด้วยเครื่องเหวี่ยงใช้แก๊ส UF6 _และแยกไอโซโทปโดยใช้ประโยชน์จากความแตกต่างของมวลเล็กน้อยระหว่างโมเลกุลที่มี^235Uและ^238Uโรงงานเครื่องเหวี่ยงที่ทันสมัยต้องการไฟฟ้าที่น้อยกว่าโรงงานการแพร่กระจายแก๊สมาก สมาคมนิวเคลียร์โลกประมาณการว่าโรงงานเครื่องเหวี่ยงที่ทันสมัยใช้พลังงานประมาณ 40–50 kWh ต่อหน่วยงานแยกเมื่อเทียบกับประมาณ 2,400–2,500 kWh ต่อ SWU สำหรับการแพร่กระจายแก๊ส^{[ 5 ]}

การแยกไอโซโทปด้วยเลเซอร์ยังได้รับการศึกษาในฐานะเทคโนโลยีการเสริมสมรรถนะรุ่นที่สามที่เป็นไปได้ กระบวนการหนึ่งดังกล่าวคือSILEXซึ่งกำลังดำเนินการเชิงพาณิชย์โดยGlobal Laser Enrichment (GLE) ในปี 2025 GLE ได้ยื่นคำขอใบอนุญาตสำหรับโรงงานเสริมสมรรถนะด้วยเลเซอร์ Paducah ที่เสนอ และคณะกรรมการกำกับดูแลนิวเคลียร์ยอมรับคำขอเพื่อการตรวจสอบรายละเอียด^{[ 7 ]}การเสริมสมรรถนะด้วยเลเซอร์ยังไม่สามารถแทนที่การเสริมสมรรถนะด้วยเครื่องเหวี่ยงในเชิงพาณิชย์ได้

การแพร่กระจายของก๊าซเป็นเทคโนโลยีที่ใช้ในการผลิตยูเรเนียมเสริมสมรรถนะโดยการบังคับให้ก๊าซยูเรเนียมเฮกซาฟลูออไรด์ ('hex') ผ่านเยื่อกึ่งซึมผ่านได้ซึ่งทำให้เกิดการแยกตัวเล็กน้อยระหว่างโมเลกุลที่มี^235Uและ^238Uตลอดช่วงสงครามเย็นการแพร่กระจายของก๊าซมีบทบาทสำคัญในฐานะเทคนิคการเสริมสมรรถนะยูเรเนียม และในปี 2008 คิดเป็นประมาณ 33% ของการผลิตยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ^{[ 23 ]}แต่ในปี 2011 ถูกพิจารณาว่าเป็นเทคโนโลยีที่ล้าสมัยและกำลังถูกแทนที่ด้วยเทคโนโลยีรุ่นใหม่กว่าอย่างต่อเนื่องเมื่อโรงงานแพร่กระจายถึงจุดสิ้นสุดของอายุการใช้งาน^{[ 24 ]}ในปี 2013 โรงงาน Paducahในสหรัฐอเมริกาได้หยุดดำเนินการ ซึ่งเป็น โรงงานแพร่กระจายก๊าซ ^235Uเชิงพาณิชย์แห่งสุดท้ายในโลก^{[ 25 ]}

การแพร่ความร้อนใช้การถ่ายเทความร้อนผ่านของเหลวหรือก๊าซบางๆ เพื่อทำการแยกไอโซโทป^{[ 20 ]} กระบวนการนี้ใช้ประโยชน์จากข้อเท็จจริงที่ว่า โมเลกุลก๊าซ ^235U ที่เบากว่า จะแพร่ไปยังพื้นผิวที่ร้อน และ โมเลกุลก๊าซ ^238U ที่หนักกว่า จะแพร่ไปยังพื้นผิวที่เย็น ที่ โรงงาน S-50ในโอ๊คริดจ์ รัฐเทนเนสซีในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองยูเรเนียมเฮกซาฟลูออไรด์เหลวถูกวางไว้ระหว่างท่อแนวตั้งสองท่อที่ซ้อนกัน โดยท่อด้านในถูกทำให้ร้อนและท่อด้านนอกถูกทำให้เย็น สิ่งนี้ทำให้โมเลกุล 235U ที่เบากว่าเคลื่อนที่ไปยังผนังด้านในที่ร้อนและโมเลกุล 238U ที่หนักกว่าไปยังผนังด้านนอกที่เย็น โดยกระแสการพาความ ร้อน จะนำยูเรเนียมเสริมสมรรถนะขึ้นไปด้านบนเพื่อรวบรวม และความสูงของคอลัมน์มีอิทธิพลโดยตรงต่อระดับการแยก^{[ 26 ]}โรงงานนี้ถูกใช้เพื่อเตรียมวัสดุป้อนสำหรับกระบวนการแยกไอโซโทปด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า (EMIS) แต่ต่อมาถูกยกเลิกและหันมาใช้การแพร่ก๊าซแทน

กระบวนการแยกด้วยแรงเหวี่ยงแก๊สใช้กระบอกหมุนจำนวนมากเรียงกันเป็นอนุกรมและขนาน การหมุนของกระบอกแต่ละอันสร้างแรงสู่ศูนย์กลางที่ แข็งแกร่ง ทำให้โมเลกุลแก๊สที่หนักกว่าซึ่งมี²³⁸ U เคลื่อนที่ในแนวสัมผัสไปทางด้านนอกของกระบอก และโมเลกุลแก๊สที่เบากว่าซึ่งอุดมไปด้วย²³⁵ U จะรวมตัวกันใกล้กับศูนย์กลางมากขึ้น กระบวนการนี้ใช้พลังงานน้อยกว่ามากเพื่อให้ได้การแยกในระดับเดียวกันเมื่อเทียบกับกระบวนการแพร่แก๊สแบบเก่า ซึ่งส่วนใหญ่ถูกแทนที่ด้วยกระบวนการนี้แล้ว ดังนั้นจึงเป็นวิธีการที่นิยมใช้ในปัจจุบันและเรียกว่ารุ่นที่สอง มีปัจจัยการแยกต่อขั้นตอนอยู่ที่ 1.3 เมื่อเทียบกับการแพร่แก๊สที่ 1.005 ^{[ 23 ]}ซึ่งหมายถึงความต้องการพลังงานประมาณหนึ่งในห้าสิบ เทคนิคการแยกด้วยแรงเหวี่ยงแก๊สผลิตยูเรเนียมเสริมสมรรถนะได้เกือบ 100% ของโลก ต้นทุนต่อหน่วยงานแยกอยู่ที่ประมาณ 100 ดอลลาร์ต่อหน่วยงานแยก (SWU) ทำให้ถูกกว่าเทคนิคการแพร่แก๊สแบบมาตรฐานประมาณ 40% ^{[ 27 ]}

เครื่องเหวี่ยงแยกแบบ Zippe เป็นการพัฒนาต่อยอดจากเครื่องเหวี่ยงแยกก๊าซแบบมาตรฐาน โดยความแตกต่างหลักอยู่ที่การใช้ความร้อน ส่วนล่างของกระบอกหมุนจะถูกทำให้ร้อน ทำให้เกิดกระแสการพาความร้อนที่ผลักดัน^235Uขึ้นไปตามกระบอก ซึ่งสามารถเก็บรวบรวมได้โดยใช้ที่ตัก เครื่องเหวี่ยงแยกแบบปรับปรุงนี้ถูกนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์โดยบริษัท Urencoเพื่อผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ และปากีสถานก็เคยใช้ในโครงการอาวุธนิวเคลียร์ของตนด้วย

กระบวนการเลเซอร์ให้คำมั่นว่าจะใช้พลังงานน้อยลง ต้นทุนการลงทุนต่ำลง และการวิเคราะห์ส่วนท้ายน้อยลง ดังนั้นจึงมีข้อได้เปรียบทางเศรษฐกิจอย่างมาก มีการศึกษาหรือกำลังพัฒนากระบวนการเลเซอร์หลายกระบวนการการแยกไอโซโทปโดยการกระตุ้นด้วยเลเซอร์ (SILEX) ได้รับการพัฒนาอย่างดีและได้รับอนุญาตให้ดำเนินการเชิงพาณิชย์ตั้งแต่ปี 2012 การแยกไอโซโทปโดยการกระตุ้นด้วยเลเซอร์เป็นวิธีการแยกยูเรเนียมที่มีประสิทธิภาพและราคาถูกมาก สามารถทำได้ในโรงงานขนาดเล็กที่ต้องการพลังงานและพื้นที่น้อยกว่าเทคนิคการแยกแบบเดิมมาก ต้นทุนของการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมโดยใช้เทคโนโลยีการเสริมสมรรถนะด้วยเลเซอร์อยู่ที่ประมาณ 30 ดอลลาร์สหรัฐต่อ SWU ^{[ 27 ]}ซึ่งน้อยกว่าหนึ่งในสามของราคาเครื่องเหวี่ยงแก๊ส ซึ่งเป็นมาตรฐานการเสริมสมรรถนะในปัจจุบัน การแยกไอโซโทปโดยการกระตุ้นด้วยเลเซอร์สามารถทำได้ในโรงงานที่ดาวเทียมตรวจจับแทบไม่ได้^{[ 28 ]}มากกว่า 20 ประเทศได้ทำงานเกี่ยวกับการแยกด้วยเลเซอร์ในช่วงทศวรรษ 1990 และ 2000 แม้ว่าทั้งหมดจะประสบความสำเร็จเพียงเล็กน้อยก็ตาม

การแยกไอโซโทปด้วยเลเซอร์ไออะตอมใช้เลเซอร์ที่ปรับแต่งเป็นพิเศษ^{[ 29 ]}เพื่อแยกไอโซโทปของยูเรเนียมโดยใช้การแตกตัวเป็นไอออนแบบเลือกของการเปลี่ยนผ่าน ไฮเปอร์ไฟน์ เทคนิคนี้ใช้เลเซอร์ที่ปรับความถี่ให้แตกตัวเป็นไอออนเฉพาะอะตอม^{235 U เท่านั้น ไอออน 235} U ที่มีประจุบวกจะถูกดึงดูดไปยังแผ่นที่มีประจุลบและถูกรวบรวม

_{การแยกไอโซโทปด้วยเลเซอร์ ระดับ}โมเลกุลใช้เลเซอร์อินฟราเรดส่องไปที่UF6 เพื่อ กระตุ้นโมเลกุลที่มี อะตอม ^235Uเลเซอร์ตัวที่สองจะปลดปล่อย อะตอม ฟลูออรีนทำให้ได้ยูเรเนียมเพนตาฟลูออไรด์ซึ่งจะตกตะกอนออกจากแก๊ส

การแยกไอโซโทปโดยการกระตุ้นด้วยเลเซอร์_{เป็นการ}พัฒนาของออสเตรเลียที่ใช้UF6 เช่นกัน หลังจากกระบวนการพัฒนาที่ยืดเยื้อซึ่งเกี่ยวข้องกับบริษัทเสริมสมรรถนะยูเรเนียมของสหรัฐฯUSECที่เข้าซื้อและสละสิทธิ์ในการทำการตลาดเทคโนโลยีดัง กล่าว GE Hitachi Nuclear Energy (GEH) ได้ลงนามในข้อตกลงการตลาดกับ Silex Systems ในปี 2549 ^{[ 30 ]}ตั้งแต่นั้นมา GEH ได้สร้างวงจรทดสอบสาธิตและประกาศแผนการสร้างโรงงานเชิงพาณิชย์แห่งแรก^{[ 31 ]}รายละเอียดของกระบวนการนี้เป็นความลับและถูกจำกัดโดยข้อตกลงระหว่างรัฐบาลระหว่างสหรัฐอเมริกา ออสเตรเลีย และหน่วยงานเชิงพาณิชย์ SILEX คาดว่าจะมีประสิทธิภาพมากกว่าเทคนิคการผลิตที่มีอยู่ถึงหนึ่งลำดับ แต่ตัวเลขที่แน่นอนยังคงเป็นความลับ^{[ 23 ]}ในเดือนสิงหาคม 2554 Global Laser Enrichment ซึ่งเป็นบริษัทในเครือของ GEH ได้ยื่นขออนุญาตต่อคณะกรรมการกำกับดูแลนิวเคลียร์ แห่งสหรัฐอเมริกา (NRC) เพื่อสร้างโรงงานเชิงพาณิชย์^{[ 32 ]}ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2555 NRC ได้ออกใบอนุญาตให้ GEH สร้างและดำเนินการโรงงานเสริมสมรรถนะ SILEX เชิงพาณิชย์ แม้ว่าบริษัทจะยังไม่ได้ตัดสินใจว่าโครงการนี้จะทำกำไรได้มากพอที่จะเริ่มก่อสร้างหรือไม่ และแม้จะมีความกังวลว่าเทคโนโลยีนี้อาจมีส่วนทำให้เกิดการแพร่กระจายอาวุธนิวเคลียร์^{[ 33 ]}ความกลัวการแพร่กระจายอาวุธนิวเคลียร์เกิดขึ้นส่วนหนึ่งเนื่องจากเทคโนโลยีการแยกด้วยเลเซอร์ต้องการพื้นที่น้อยกว่า 25% ของเทคนิคการแยกแบบทั่วไป รวมทั้งต้องการพลังงานเพียงแค่ที่สามารถใช้กับบ้านทั่วไป 12 หลัง ทำให้โรงงานแยกด้วยเลเซอร์ที่ทำงานโดยใช้การกระตุ้นด้วยเลเซอร์นั้นอยู่ต่ำกว่าเกณฑ์การตรวจจับของเทคโนโลยีการเฝ้าระวังที่มีอยู่^{[ 28 ]}เนื่องจากความกังวลเหล่านี้สมาคมฟิสิกส์อเมริกันจึงยื่นคำร้องต่อ NRC ขอให้มีการตรวจสอบความเสี่ยงในการแพร่กระจายอย่างเป็นทางการก่อนที่จะสร้างโรงงานกระตุ้นด้วยเลเซอร์ใดๆ APS ถึงกับเรียกเทคโนโลยีนี้ว่า "ตัวเปลี่ยนเกม" ^{[ 27 ]}เนื่องจากความสามารถในการซ่อนจากการตรวจจับทุกประเภท

การประเมินการแพร่กระจายพื้นฐานของเทคโนโลยีนี้จัดทำโดย Ryan Snyder นักฟิสิกส์จาก Princeton ^{[ 34 ]}ซึ่งรวมถึงการวิเคราะห์โดยละเอียดเกี่ยวกับวิธีการทำงานของเทคโนโลยีและความท้าทายที่เทคโนโลยีนี้ก่อให้เกิดในการตรวจจับโรงงานเสริมสมรรถนะยูเรเนียมลับ

กระบวนการเพิ่มความเข้มข้นทางอากาศพลศาสตร์ ได้แก่ เทคนิคหัวฉีดเจ็ทของเบคเกอร์ที่พัฒนาโดย EW Becker และคณะ โดยใช้ กระบวนการ LIGAและกระบวนการแยกด้วยท่อ หมุนวน กระบวนการแยก ทางอากาศพลศาสตร์ เหล่านี้ อาศัยการแพร่ที่ขับเคลื่อนด้วยการไล่ระดับความดัน เช่นเดียวกับเครื่องเหวี่ยงแก๊ส โดยทั่วไปแล้ว กระบวนการเหล่านี้มีข้อเสียคือต้องใช้ระบบที่ซับซ้อนในการเรียงลำดับองค์ประกอบการแยกแต่ละส่วนเพื่อลดการใช้พลังงาน ในทางปฏิบัติ กระบวนการทางอากาศพลศาสตร์สามารถพิจารณาได้ว่าเป็นเครื่องเหวี่ยงแบบไม่หมุน การเพิ่มแรงเหวี่ยงทำได้โดยการเจือจางUF6ด้วยไฮโดรเจนหรือฮีเลียมเป็นแก๊สพาหะ ทำให้ได้ความเร็วการไหลของแก๊สสูงกว่าที่ได้จากการใช้ยูเรเนียมเฮกซาฟลูออไรด์บริสุทธิ์ บริษัท_Uranium Enrichment Corporation of South Africa (UCOR) ได้พัฒนาและใช้งานระบบแยกแบบหมุนวน Helikon แบบต่อเนื่องสำหรับการผลิตอัตราสูงที่มีความเข้มข้นต่ำ และระบบแยกแบบกึ่งต่อเนื่อง Pelsakon ที่แตกต่างกันอย่างมากสำหรับการผลิตอัตราต่ำที่มีความเข้มข้นสูง โดยทั้งสองระบบใช้การออกแบบตัวแยกท่อหมุนวนแบบเฉพาะ และทั้งสองระบบได้ถูกนำไปใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมแล้ว NUCLEI ซึ่งเป็นกลุ่มบริษัทที่นำโดย Industrias Nucleares do Brasilได้สร้างโรงงานสาธิตขึ้นในบราซิลโดยใช้กระบวนการหัวฉีดแยกสาร วิธีการทั้งหมดมีอัตราการใช้พลังงานสูงและต้องการการกำจัดความร้อนส่วนเกินอย่างมาก ปัจจุบันจึงไม่มีวิธีการใดที่ยังคงใช้งานอยู่

ใน กระบวนการ แยกไอโซโทปด้วยสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (EMIS) ยูเรเนียมโลหะจะถูกทำให้ระเหยก่อน จากนั้นจึงแตกตัวเป็นไอออนที่มีประจุบวก ไอออนบวกเหล่านี้จะถูกเร่งความเร็วและเบี่ยงเบนโดยสนามแม่เหล็กไปยังเป้าหมายการเก็บรวบรวมที่เหมาะสมเครื่องสเปกโทรเมตรมวล ขนาดใหญ่ ที่เรียกว่าคาลูตรอนถูกพัฒนาขึ้นในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง ซึ่งเป็นแหล่งที่มาของ^235U บางส่วน ที่ใช้สำหรับ ระเบิดนิวเคลียร์ ลิตเติลบอยซึ่งถูกทิ้งลงที่ฮิโรชิมาในปี 1945 คำว่า 'คาลูตรอน' โดยทั่วไปหมายถึงอุปกรณ์หลายขั้นตอนที่จัดเรียงเป็นรูปวงรีขนาดใหญ่รอบแม่เหล็กไฟฟ้ากำลังสูง การแยกไอโซโทปด้วยสนามแม่เหล็กไฟฟ้าถูกยกเลิกไปแล้วเป็นส่วนใหญ่เพื่อหันไปใช้วิธีการที่มีประสิทธิภาพมากกว่า

กระบวนการทางเคมีหนึ่งได้รับการสาธิตในระดับโรงงานนำร่องแล้ว แต่ยังไม่ได้นำไปใช้ในการผลิต กระบวนการ CHEMEX ของฝรั่งเศสใช้ประโยชน์จากความแตกต่างเพียงเล็กน้อยในแนวโน้มของไอโซโทปทั้งสองที่จะเปลี่ยนวา เลนซี ในการออกซิเดชัน/รีดักชัน โดยใช้เฟสของเหลวและเฟสอินทรีย์ที่ไม่สามารถผสมกันได้ ในขณะเดียวกัน บริษัท Asahi Chemical ในญี่ปุ่น ได้พัฒนากระบวนการแลกเปลี่ยนไอออนที่ใช้เคมีคล้ายกัน แต่มีผลในการแยกสารบนคอลัมน์ แลกเปลี่ยนไอออน เรซินที่เป็นกรรมสิทธิ์เฉพาะ

กระบวนการแยกพลาสมา (PSP) เป็นเทคนิคที่ใช้ประโยชน์จากแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดและฟิสิกส์ของพลาสมาในกระบวนการนี้ หลักการของไอออนไซโคลตรอนเรโซแนนซ์ถูกนำมาใช้เพื่อเพิ่มพลังงานให้กับ ไอโซโทป ^235Uในพลาสมาที่มีส่วนผสมของไอออน หลายชนิด ประเทศฝรั่งเศสได้พัฒนา PSP เวอร์ชันของตนเอง ซึ่งเรียกว่า RCI งบประมาณสำหรับ RCI ถูกลดลงอย่างมากในปี 1986 และโครงการถูกระงับประมาณปี 1990 แม้ว่า RCI ยังคงถูกนำมาใช้สำหรับการแยกไอโซโทปเสถียรอยู่ก็ตาม

"งานแยก"—ปริมาณการแยกที่ทำโดยกระบวนการเสริมสมรรถนะ—เป็นฟังก์ชันของความเข้มข้นของวัตถุดิบ ผลผลิตที่เสริมสมรรถนะ และกากที่หมดสภาพ และแสดงในหน่วยที่คำนวณให้เป็นสัดส่วนกับอินพุตทั้งหมด (พลังงาน / เวลาการทำงานของเครื่องจักร) และมวลที่ประมวลผล งานแยกไม่ใช่พลังงานปริมาณงานแยกที่เท่ากันจะต้องการพลังงานในปริมาณที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของเทคโนโลยีการแยก^{[ 20 ]}งานแยกวัดในหน่วยงานแยก SWU, kg SW หรือ kg UTA (จากภาษาเยอรมันUrantrennarbeit – แปลตรงตัวว่างานแยกยูเรเนียม ) การใช้ประโยชน์จากงานแยกอย่างมีประสิทธิภาพเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจและการดำเนินงานของโรงงานเสริมสมรรถนะยูเรเนียม

• 1 SWU = 1 กก. SW = 1 กก. UTA
• 1 kSWU = 1 tSW = 1 t UTA
• 1 MSWU = 1 ktSW = 1 kt UTA

นอกเหนือจากหน่วยงานแยกส่วนที่โรงงานเสริมสมรรถนะจัดหาให้แล้ว พารามิเตอร์สำคัญอีกประการหนึ่งที่ต้องพิจารณาคือ มวลของยูเรเนียมธรรมชาติ (NU) ที่จำเป็นเพื่อให้ได้มวลของยูเรเนียมเสริมสมรรถนะที่ต้องการ เช่นเดียวกับจำนวนหน่วยงานแยกส่วน ปริมาณวัตถุดิบที่ต้องการจะขึ้นอยู่กับระดับการเสริมสมรรถนะที่ต้องการและปริมาณของ^235Uที่เหลืออยู่ในยูเรเนียมที่ลดทอนสมรรถนะ (DU) อย่างไรก็ตาม ต่างจากจำนวนหน่วยงานแยกส่วนที่ต้องการในระหว่างการเสริมสมรรถนะ ซึ่งจะเพิ่มขึ้นเมื่อระดับของ^235Uในกระแสที่ลดทอนสมรรถนะลดลง ปริมาณ NU ที่ต้องการจะลดลงเมื่อระดับของ^235Uที่เหลืออยู่ใน DU ลดลง

ตัวอย่างเช่น ในกระบวนการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมเสริมสมรรถนะต่ำ (LEU) สำหรับใช้ในเครื่องปฏิกรณ์น้ำเบา โดยทั่วไปแล้ว กระแสยูเรเนียมเสริมสมรรถนะจะมีไอโซโทป^235U อยู่ 3.6% (เมื่อเทียบกับ 0.7% ในยูเรเนียมปกติ) ในขณะที่กระแสยูเรเนียมด้อยสมรรถนะจะมี ไอโซโทป ^235U อยู่ 0.2% ถึง 0.3% ในการผลิต LEU หนึ่งกิโลกรัม จะต้องใช้ยูเรเนียมปกติประมาณ 8 กิโลกรัม และยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ 4.5 ​​หน่วย SWU หากอนุญาตให้กระแสยูเรเนียมด้อยสมรรถนะมีไอโซโทป^235U อยู่ที่ 0.3% ในทางกลับกัน หากกระแสยูเรเนียมด้อยสมรรถนะมีไอโซโทป^235U เพียง 0.2% ก็จะต้องใช้ยูเรเนียมปกติเพียง 6.7 กิโลกรัม แต่จะต้องใช้ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะเกือบ 5.7 หน่วย SWU เนื่องจากปริมาณ NU ที่ต้องการและจำนวน SWU ที่ต้องการระหว่างกระบวนการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมเปลี่ยนแปลงไปในทิศทางตรงกันข้าม หาก NU มีราคาถูกและบริการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมมีราคาแพงกว่า ผู้ประกอบการมักจะเลือกที่จะ ปล่อยให้ ^235U เหลือ อยู่ในกระแส DU มากขึ้น ในขณะที่หาก NU มีราคาแพงกว่าและค่าบริการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมมีราคาถูกลง พวกเขาก็จะเลือกทำในสิ่งที่ตรงกันข้าม

เมื่อแปลงยูเรเนียม ( เฮกซาฟลูออไรด์เรียกสั้นๆ ว่าเฮกซ์) เป็นโลหะ จะสูญเสียไป 0.3% ในระหว่างกระบวนการผลิต^{[ 36 ] [ 37 ]}

กระบวนการตรงข้ามกับการเสริมสมรรถนะคือการลดระดับยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูง (HEU) ส่วนเกินสามารถลดระดับยูเรเนียมเสริมสมรรถนะต่ำ (LEU) เพื่อให้เหมาะสมสำหรับการใช้ในเชื้อเพลิงนิวเคลียร์เชิงพาณิชย์ การลดระดับยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูงเป็นกระบวนการสำคัญในความพยายามป้องกันการแพร่กระจายอาวุธนิวเคลียร์ เนื่องจากช่วยลดปริมาณยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูงที่มีอยู่สำหรับการผลิตอาวุธนิวเคลียร์ ในขณะเดียวกันก็เป็นการนำไปใช้เพื่อวัตถุประสงค์สันติ

วัตถุดิบสำหรับผลิตยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูง (HEU) อาจมีไอโซโทปของยูเรเนียมที่ไม่พึงประสงค์อยู่ด้วย เช่น^234Uซึ่งเป็นไอโซโทปที่มีปริมาณน้อยในยูเรเนียมธรรมชาติ (ส่วนใหญ่เกิดจากการสลายตัวแบบอัลฟาของยูเรเนียม)²³⁸ยู —เนื่องจากครึ่งชีวิตของ²³⁸Uมีขนาดใหญ่กว่ามากเมื่อเทียบกับ²³⁴Uนั้นถูกผลิตและทำลายในอัตราเดียวกันภายใต้สภาวะสมดุลคงที่ ทำให้ตัวอย่างใดๆ ที่มีปริมาณเพียงพอ²³⁸ปริมาณ Uต่ออัตราส่วนที่คงที่ของ²³⁴ยูถึง²³⁸ในระหว่างกระบวนการเสริมสมรรถนะ ความเข้มข้นของ236U จะเพิ่มขึ้น แต่ยังคงต่ำกว่า 1% ความเข้มข้นสูงของ ^236U เป็นผลพลอยได้จากการฉายรังสีในเครื่องปฏิกรณ์ และอาจมีอยู่ในยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูง ( HEU) ขึ้นอยู่กับประวัติการผลิต²³⁶Uถูกผลิตขึ้นเป็นหลักเมื่อ²³⁵ยูเรเนียมดูดซับนิวตรอนและไม่เกิดปฏิกิริยาฟิชชัน การผลิตของ²³⁶ดังนั้น Uจึงเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนความร้อนใดๆ ที่มี²³⁵เชื้อเพลิง ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูง (HEU) ที่นำกลับมาใช้ใหม่จากเครื่องปฏิกรณ์ผลิตวัสดุอาวุธนิวเคลียร์ (ซึ่งมี ปริมาณ ^235Uประมาณ 50%) อาจมี^236Uในปริมาณสูงถึง 25% ส่งผลให้มีความเข้มข้นประมาณ 1.5% ในผลิตภัณฑ์ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะต่ำ (LEU) ที่ผสมแล้ว^236Uเป็นพิษต่ออนุภาคนิวตรอนดังนั้น ความเข้มข้นของ ^235U ในผลิตภัณฑ์ LEU จึงต้องเพิ่มขึ้นตาม ไปด้วยเพื่อชดเชยการมีอยู่ของ^236U234ยูเรเนียมยังดูดซับนิวตรอนได้ด้วย จึงเป็นวัสดุที่สามารถเปลี่ยนเป็นสารฟิสไซล์ได้²³⁵Uเมื่อถูกดูดกลืนโดยนิวตรอนถ้า²³⁶ยูเรเนียมดูดซับนิวตรอน ส่งผลให้เกิดอนุภาคที่มีอายุสั้น²³⁷การสลายตัวแบบเบตาของยูเรเนียมเป็น²³⁷Npซึ่งไม่สามารถนำไปใช้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนความร้อนได้ แต่สามารถแยกทางเคมีออกจากเชื้อเพลิงใช้แล้วเพื่อกำจัดเป็นขยะหรือเปลี่ยนสภาพเป็นธาตุอื่นได้²³⁸พลูโทเนียม (สำหรับใช้ในแบตเตอรี่นิวเคลียร์ ) ในเครื่องปฏิกรณ์พิเศษ การทำความเข้าใจและจัดการองค์ประกอบไอโซโทปของยูเรเนียมในระหว่างกระบวนการลดไอโซโทปมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรับรองคุณภาพและความปลอดภัยของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ได้ รวมถึงการลดความเสี่ยงด้านรังสีและการแพร่กระจายอาวุธนิวเคลียร์ที่อาจเกิดขึ้นจากไอโซโทปที่ไม่พึงประสงค์

สารผสมอาจเป็น NU หรือ DU อย่างไรก็ตาม ขึ้นอยู่กับคุณภาพของวัตถุดิบอาจใช้ SEU ที่มี ^{235U ประมาณ 1.5% โดยน้ำหนัก เป็นสารผสมเพื่อเจือจางผลพลอยที่ไม่พึงประสงค์ที่อาจมีอยู่ในวัตถุดิบ HEU ความเข้มข้นของไอโซโทปเหล่านี้ในผลิตภัณฑ์ LEU ในบางกรณีอาจเกินข้อกำหนด} ASTMสำหรับเชื้อเพลิงนิวเคลียร์หากใช้ NU หรือ DU ดังนั้น การลดปริมาณยูเรเนียมใน HEU โดยทั่วไปจึงไม่สามารถช่วยแก้ปัญหาการจัดการของเสียที่เกิดจากกองยูเรเนียมที่หมดสภาพจำนวนมากที่มีอยู่ได้ กลยุทธ์การจัดการและการกำจัดยูเรเนียมที่หมดสภาพอย่างมีประสิทธิภาพมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรับรองความปลอดภัยในระยะยาวและการปกป้องสิ่งแวดล้อม แนวทางใหม่ๆ เช่น การแปรรูปและการรีไซเคิลยูเรเนียมที่หมดสภาพ อาจนำเสนอโซลูชันที่ยั่งยืนเพื่อลดของเสียและเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ทรัพยากรในวงจรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์

โครงการ ลดระดับความเข้มข้นครั้งใหญ่ที่เรียกว่าโครงการ Megatons to Megawattsแปลงยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูง (HEU) เกรดอาวุธจากอดีตสหภาพโซเวียตให้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เชิงพาณิชย์ของสหรัฐฯ ตั้งแต่ปี 1995 ถึงกลางปี ​​2005 ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูง 250 ตัน (เพียงพอสำหรับหัวรบ 10,000 หัว) ถูกนำไปรีไซเคิลเป็นยูเรเนียมเสริมสมรรถนะต่ำ เป้าหมายคือการรีไซเคิล 500 ตันภายในปี 2013 โครงการปลดประจำการหัวรบนิวเคลียร์ของรัสเซียคิดเป็นประมาณ 13% ของความต้องการยูเรเนียมเสริมสมรรถนะทั้งหมดของโลกจนถึงปี 2008 ^{[ 23 ]} โครงการริเริ่มที่ทะเยอทะยานนี้ไม่เพียงแต่ตอบสนองเป้าหมายการลดอาวุธนิวเคลียร์เท่านั้น แต่ยังเป็นผู้มีส่วนสำคัญต่อความมั่นคงด้านพลังงานและความยั่งยืนด้านสิ่งแวดล้อมของโลก โดยการนำวัสดุที่เคยมีจุดประสงค์เพื่อทำลายล้างมาใช้เป็นทรัพยากรสำหรับการผลิตพลังงานอย่างสันติ

บริษัท United States Enrichment Corporationมีส่วนร่วมในการจัดการยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูง (HEU) จำนวน 174.3 ตัน ซึ่งรัฐบาลสหรัฐฯ ประกาศว่าเป็นวัสดุทางทหารส่วนเกินในปี 1996 โดยผ่านโครงการลดระดับ HEU ของสหรัฐฯ วัสดุ HEU นี้ ซึ่งส่วนใหญ่ได้มาจากหัวรบนิวเคลียร์ของสหรัฐฯ ที่ถูกรื้อถอน ได้ถูกนำไปรีไซเคิลเป็นเชื้อเพลิงยูเรเนียมเสริมสมรรถนะต่ำ (LEU) ซึ่งโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ใช้ ในการผลิตไฟฟ้า^{[ 38 ] [ 39 ]}โครงการนวัตกรรมนี้ไม่เพียงแต่อำนวยความสะดวกในการกำจัดยูเรเนียมเกรดอาวุธส่วนเกินอย่างปลอดภัยและมั่นคงเท่านั้น แต่ยังมีส่วนช่วยในการดำเนินงานอย่างยั่งยืนของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์พลเรือน ลดการพึ่งพายูเรเนียมเสริมสมรรถนะใหม่ และส่งเสริมความพยายามในการไม่แพร่กระจายอาวุธนิวเคลียร์ทั่วโลก

ประเทศต่อไปนี้เป็นที่ทราบกันว่ามีโรงงานเสริมสมรรถนะยูเรเนียม ได้แก่อาร์เจนตินาบราซิลจีน ฝรั่งเศส เยอรมนี อินเดีย อิหร่าน ญี่ปุ่นเนเธอร์แลนด์เกาหลีเหนือปากีสถานรัสเซียสหราชอาณาจักรและสหรัฐอเมริกา[ 40 ] [ 41 ] เบลเยียมอิหร่านอิตาลีและสเปน^{ถือครองผลประโยชน์ด้านการ}ลงทุนในโรงงานเสริมสมรรถนะยูเรเนียมยูโรดิฟของฝรั่งเศสโดยการถือครองของอิหร่านทำให้มีสิทธิ์ได้รับผลผลิตยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ 10% ประเทศที่มีโครงการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมในอดีต ได้แก่ ลิเบียและแอฟริกาใต้ แม้ว่าโรงงานของลิเบียจะไม่เคยเปิดใช้งานก็ตาม^{[ 42 ]}บริษัท Silex Systems ของออสเตรเลียได้พัฒนา กระบวนการ เสริมสมรรถนะด้วยเลเซอร์ที่รู้จักกันในชื่อ SILEX ( การแยกไอโซโทปโดยการกระตุ้นด้วยเลเซอร์ ) ซึ่งบริษัทตั้งใจที่จะดำเนินการผ่านการลงทุนทางการเงินในกิจการเชิงพาณิชย์ของสหรัฐฯ โดย General Electric ^{[ 43 ]}แม้ว่า SILEX จะได้รับใบอนุญาตให้สร้างโรงงานแล้ว แต่การพัฒนายังอยู่ในช่วงเริ่มต้น เนื่องจากยังไม่ได้รับการพิสูจน์ว่าการเสริมสมรรถนะด้วยเลเซอร์นั้นคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ และมีการยื่นคำร้องเพื่อทบทวนใบอนุญาตที่มอบให้แก่ SILEX เนื่องจากความกังวลเกี่ยวกับการแพร่กระจายอาวุธนิวเคลียร์^{[ 44 ]}นอกจากนี้ยังมีการอ้างว่าอิสราเอลมีโครงการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมที่ตั้งอยู่ที่ศูนย์วิจัยนิวเคลียร์เนเกฟใกล้กับเมืองดิโมนา^{[ 45 ]}

ในระหว่างโครงการแมนฮัตตันยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูงระดับอาวุธได้รับรหัสว่าoralloyซึ่งเป็นชื่อย่อของOak Ridge alloy ตามสถานที่ตั้งของโรงงานที่ทำการเสริมสมรรถนะยูเรเนียม^{[ 46 ]}คำว่าoralloyยังคงถูกใช้เป็นครั้งคราวเพื่ออ้างถึงยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ

• รายชื่อบทความเกี่ยวกับเลเซอร์
• เชื้อเพลิง MOX
• ธนาคารเชื้อเพลิงนิวเคลียร์
• วงจรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในฝรั่งเศส
• โอราโน่
• ตลาดยูเรเนียม
• การทำเหมืองยูเรเนียม

• บรรณานุกรมพร้อมคำอธิบายเกี่ยวกับยูเรเนียมเสริมสมรรถนะจากห้องสมุดดิจิทัล Alsos สำหรับประเด็นด้านนิวเคลียร์
• บริษัท ไซเล็กซ์ ซิสเต็มส์ จำกัด
• การเสริมสมรรถนะยูเรเนียม เก็บถาวรเมื่อวันที่ 2 ธันวาคม 2010 ที่Wayback Machineสมาคมนิวเคลียร์โลก
• ภาพรวมและประวัติการผลิตยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูง (HEU) ของสหรัฐฯเก็บถาวรเมื่อวันที่ 27 กันยายน 2018 ที่Wayback Machine
• แหล่งข้อมูลข่าวเกี่ยวกับการเสริมสมรรถนะยูเรเนียม
• เคมีนิวเคลียร์ - การเสริมสมรรถนะยูเรเนียมเก็บถาวรเมื่อวันที่ 15 ตุลาคม 2551 ที่Wayback Machine
• ปีที่วุ่นวายสำหรับ SWU (บทวิเคราะห์ตลาดการเสริมสมรรถนะเชิงพาณิชย์ปี 2008)วารสารวิศวกรรมนิวเคลียร์นานาชาติ 1 กันยายน 2008
• การเสริมสมรรถนะยูเรเนียมและการแพร่กระจายอาวุธนิวเคลียร์โดย อัลลัน เอส. คราสส์, ปีเตอร์ บอสค์มา, โบเอลี เอลเซน และ วิม เอ. สมิท จำนวน 296 หน้า จัดพิมพ์โดย เทย์เลอร์ แอนด์ ฟรานซิส จำกัด ลอนดอน สำหรับ SIPRI ในปี 1983
• โพลิอาคอฟฟ์, มาร์ติน (2009). "จะเสริมสมรรถนะยูเรเนียมได้อย่างไร?" . ตารางธาตุในรูปแบบวิดีโอ . มหาวิทยาลัยนอตติงแฮม .
• Gilinsky, V.; Hoehn, W. (ธันวาคม 1969). "ความสำคัญทางทหารของโรงงานเสริมสมรรถนะยูเรเนียมขนาดเล็กที่ใช้ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะต่ำเป็นเชื้อเพลิง (ฉบับแก้ไข)"ศูนย์ข้อมูลทางเทคนิคด้านการป้องกันประเทศ . บริษัท RAND . OCLC  913595660. DTIC ADA613260 .