铀采矿和加工业

铀从铀含量通常低于0.1%(千分之一)的矿石中提取。大多数矿床产于地表或地表附近;它们是通过露天开采还是地下开采取决于矿床的深度和坡度。开采出来的矿石被碾碎，铀在矿口被化学提取出来。残留物具有天然的放射性，因为它含有长寿命的放射性铀子核，必须仔细管理，以最大限度地减少放射性污染物释放到环境．铀浓缩物被称为黄饼，由铀组成化合物(通常是75%到95%)。它被运送到化工厂进行进一步的净化和化学转化。

浓缩

已经开发了几种浓缩技术，但只有两种方法被大规模使用;这些都是气体扩散还有气体离心。在气体扩散、自然铀形式为六氟化铀气体(佛罗里达大学₆)，一种化学转化的产物，被鼓励(通过机械过程)渗透穿过多孔屏障。分子²³⁵佛罗里达大学₆穿透屏障的速度比²³⁸佛罗里达大学₆．因为百分比²³⁵穿过屏障后，铀只增加很少的量，这个过程必须重复数千个阶段才能获得商业所需的富集核能使用。

在气体离心，UF₆气体被送入高速离心机。离心机的上下平衡得很好，旋转速度非常快。由于每个原子都受到相对向心力，这种气体分子混合物中较轻的种类，包括²³⁵U，往往集中在附近的中心旋转离心机，而较重的积累沿着墙走。然后这些混合物被虹吸掉。在离心机中每级的浓缩程度大于在气体中获得的浓缩程度扩散室这一过程比气体扩散过程消耗的能源更少，但离心机是更昂贵的设备。

一种具有很大商业潜力的实验性富集方法激光分离。这个过程是基于这样的原则同位素不同的S分子量吸收光不同的频率。一旦特定的同位素被吸收辐射并且已经达到激发态，它的性质可能会变得与其他同位素完全不同;然后根据这一差异将其分离。在一种一般称为MLIS的方法中(分子激光同位素分离) -或商业上称为SILEX(用激光激发分离同位素)-气态UF₆暴露于高能激光调整到正确的频率使分子含有²³⁵U(但不是)²³⁸U)“失去”。电子s.在这种(电离)形式下²³⁵含铀分子是根据它们的不同而从流中分离出来的电荷．激光分离的支持者声称，与气体扩散等方法相比，这种方法消耗的能量更少，浪费的起始材料也更少。

制造

该步骤涉及将适当富集的产物材料转化为反应堆燃料所需的化学形式。唯一大规模制造的燃料是轻水反应堆(lwr)。

为轻水堆准备的化学形式是二氧化铀．以a的形式产生陶瓷粉,这复合被研磨成非常细的面粉状，并插入模具中，在那里它被压成颗粒状——对于一些轻水堆燃料来说，直径约6毫米，长度约10毫米(即约0.25 × 0.4英寸)。然后将颗粒烧结在炉1500 - 1800°C(约2700 - 3300°F)。这种烧结，类似于烧制其他陶瓷制品，产生致密的陶瓷颗粒。这些颗粒被装入预制件中锆合金包层管，然后填充一个惰性气体然后焊接起来。一旦锆合金管被密封，它们就会经过重要的测试，以验证没有泄漏。这些管，称为棒或销，然后被捆绑在一起，由顶部和底部流形确保适当的间距，销的两端通过，以及沿销的中部分布的间隔网格。与其他必要的硬件一起，捆绑包构成一个燃料组件。

燃料管理

燃料以一种非常特定和控制良好的模式被装入反应堆，以便在材料变得不可用之前获得最大的能量产量。新燃料比旧燃料反应性更强。通常情况下，反应堆的燃料是循环的，每个循环持续一到两年，一批燃料在反应堆中保存三到四个循环。在每个循环结束时，取出最老的燃料(通常这只占堆芯中燃料含量的三分之一)，并装入新燃料。然而，部分燃烧的燃料仍然存在打乱在安装新燃料之前。这一程序的目的是实现最大反应性的燃料组件布置，同时保持不同燃料组件之间的功率分配尽可能均匀并在技术规格范围内。

燃料的燃烧——也就是能源的产生——受到两个因素的限制。在发生严重燃耗后，燃料的物理性质会退化，继续将其留在反应堆中是不谨慎的。此外，在经过一定的燃烧后，旧燃料不再对反应堆产生有用的反应性。燃料的设计，包括它的初始浓缩，使这两个极限大致重合。

卸载和冷却

用过的反应堆燃料具有极高的放射性，而且放射性也使它成为热源(见上图给轻水堆加油)．当乏燃料从反应堆中取出时，它必须继续被屏蔽和冷却。这是通过将乏燃料放在反应堆旁边的储水池或乏燃料冷却池中来实现的。池子里的水含有大量的溶解硼酸，是一种强吸收剂中子年代;这确保了燃料池中的燃料组件不会达到临界状态。(池水也是反应堆紧急冷却用水的常见来源。)

泳池大小不一;旧的乏燃料冷却池只能容纳大约10年的乏燃料。随着燃料池的填满，需要更多的乏燃料储存。额外的存储空间可以通过以下方式获得:比原计划更密集地向池中装载乏燃料，新建一个乏燃料池，或者从现有乏燃料池中移除最老的燃料组件，并将它们存储在地面上的风冷混凝土和钢铁筒仓(称为乏燃料存储桶)中。最后一个方法变成可行的在燃料在冷却池中储存了两到三年之后，因为放射性和产生热量的速度在这段时间内迅速下降。对于公用事业公司来说，在现有池和桶中密集存储往往比建造新池更便宜、更经济。

再加工

都是皈依者钚此外，废燃料中残留的铀235可以通过化学再处理燃料和提取特定的感兴趣元素来回收。再处理不仅提供了一种回收核燃料的方法，而且还可以减少废料的体积和放射性，而这些废料最终必须通过某种永久处置的方法来消除。

后处理的一个动机是最终在核工业中提供一个“闭环”燃料循环。闭环是指100%的循环利用效率在所有用于制造核燃料的材料中(包括最常用的燃料，二氧化铀球团)。尽管任何国家的核工业都还没有达到100%的效率的目标，但基于目前的再处理进展，闭环燃料循环并不是一个不切实际的雄心技术．燃料回收会带来很多好处，包括燃料的成本降低(一旦回收)基础设施已经到位)，并减少了世界各地反应堆的乏燃料储存量。