Egy kémiai elem különböző izotópjai kémiai módszerekkel nem különíthetők el, de az atommagok eltérő tömege miatt léteznek jelenségek, amiben az izotópok kissé eltérő módon viselkednek. Az $\mathrm{{}^{235}U}$ és az $\mathrm{{}^{238}U}$ izotópok közötti tömegkülönbség kicsi, alig több, mint 1%, így az izotópok viselkedése alig különbözik. Amikor egy kémiai elem különféle izotópokból álló keverékét szétválasztjuk az izotópok szerint, azt izotópszeparációnak nevezzük. Ha csak megnöveljük a számunkra fontos izotóp arányát a keveréken belül, azt dúsításnak hívjuk. Az urán esetében a hasadóképesebb $\mathrm{{}^{235}U}$ dúsítása a cél, mivel a kibányászott, természetes uránban ennek aránya csupán 0,7%, míg a csak gyorsneutronokra hasadó (és a közepes energiájú neutronokat erősen elnyelő) $\mathrm{{}^{238}U}$ aránya 99,3%. Atomerőműhöz elég néhány %-ra dúsítani 8ezt alacsony dúsításnak hívjuk), míg atombombához 90% feletti dúsítottság kell. Alapvető probléma, hogy ugyanazzal az urándúsító berendezéssel, ami békés célú, alacsony dúsítású uránt lehet gyártani atomerőműhöz, ugyanazzal lehet atombombához való magas dúsításút is létrehozni.
Az Atomsorompó Egyezényt aláíró országok célja, hogy az atomfegyverrel rendelkező országok összességének ("atomklub") bővülését megakadályozza. Amikor 2002-ben emigráns ellenzéki irániak leleplezték, hogy Natanz-ban urándúsító telep működik, Irán azt állítota, hogy atomprogramja kizárólag békés célú, csupán az épülő (végül 2011-től termelő) atomerőművéhez akarja saját maga előállítani a dúsított uránt.. Az USA vállalta, hogy ellátja sok évre előre atomerőművi üzemanyaggal (alacsonyan dúsított uánt tartalazó urán-dioxid pálcák), cserébe hagyjo fel az urándúsító képességének kiépítsével, de az iráni kormány ezt elutasította, méghozzá a számunktra, Szotyisztánban jól ismert érvvel, a szuverenitásra, saját lábon állásra hivatkozva. Ekkor nem véletlenül merült fel sokakban, hogy a saját urándúsító kapacitás nemcsak atomerőművi üzemanyag gyártására tesz alkalmassá egy országot, hanem atombomba előállítására is. A fejleménynek nyomatékot adott, hogy a 2005-ben hatalomra került iráni elnök, Ahmadizsenád, rendszeresen beszélt arról, hogy közeli Izrael államnak nincs joga a létezéshez, meg kell semmisíteni. Az "iráni urán" azóta is a világpolitika egyik neuralgikus ügye.
Az USA Energiaügyi Minisztériuma által létre hívott Globális Veszélycsökkentési Kezdeményezés program keretében a Budapesti Kutatóreaktor (KFKI, ma Wignr Kutatóközpont) a korábbi 36%-os dúsítású üzemanyagról 2013-ra áttért az alacsony dúsítású katgóriába eső 20% alatti dúsítású üzemanyaggal való működésre.
Módszerek
Elvileg bármilyen jelenség alkalmas izotópszeparációra, dúsításra, amelyben a reakció lefolyása függ az atom, molekula tömegétől, de műszaki, gazdasági nehézségek miatt nem mindet érdemes használni. A két, iparilag használt jelenség:
- diffúzió
- ultracentrifugálás
Ezekhez az uránból (ami egy nehézfém) először urán-hexafluorid gázt készítenek. A molekulák egy részében a könnyebb $\mathrm{{}^{235}U}$ lesz, a másik részében a nehezebb $\mathrm{{}^{238}U}$. A gázkeveréket nagy nyomással bepréselik egy olyan tartályba, melynek membrán falán nehezen tudja átpréselni magát az urán-hexafluorid. A könnyebb 235-ös uránt tartalmazó gázmolekulák kicsit nagyobb eséllyel "furakszanak át", így a túloldalon az arányuk kissé nagyobb lesz, mint a bejövő keverékben volt. Ennek mennyiségi jellenzésére van a szeprációs faktor, mely azt mutatja meg, hogy a dúsítani kívánt összetevő hányszor nagyobb koncentrációjú a lépés végén, mintaz elején volt.Gázdiffúziónál ez mindössze 1,004 vagyis a kezdeti koncentráció annak fél százalékával növekszik. Ez természetes urán esetén a 0,7%-ról 0,7028%-ra növekedést jelent egy lépésben..A módszer meglehetősen energiaigényes, az atomerőmű által megtermelt energia akár 6%-át is felemésztheti az üzemanyag gázdiffúziós dúsítása. Előnye, hogy nem igényel bonyolult, nehezen elérhető technológiát.
Az ultracentrifugába, melynek fordulatszáma másodpercenként 1500 (azaz percenként 90 ezer!), befújják az urán-hexafluorid gázkeveréket. A nehezebb uránt tartalmazó gázmolekulák a centrifugális erő "hatására" a henger széléhez préselődnek, így a szélén kivezetett gázban kissé nagyobb a $\mathrm{{}^{238}U}$ koncentrációja, a középen kivezetett gázban pedig a $\mathrm{{}^{235}U}$ dúsabb. A szeparációs faktor akár 1,2 is lehet, de a magas fordulatszámú centrifugák komoly technológiát igényelnek.Nem véletlen, hogy az iráni atomprogram ellen az USA tiltakozott hevesen, míg Németország, amely az iráni centrifugákat gyártó óriásvállatat (Siemens) székhelyéül szolgál, jóval kevésbé. A képen 2007-ben az iráni elnök megtekinti a natanz-i urándúsító telepet:
Léteznek más módszerek is, például a tömegspektrométer működéséhez hasonló, melyben az elpárologtatott uránatomokat ionozálják, majd elektromos mezővel felgyorsítják és a sebességre merőleges irányú, erős mágneses mezőbe vezetik, ahol a Lorentz-erő hatására létrejövő körpálya sugara a részecske tömegével fordítottan arányos, így a $\mathrm{{}^{238}U}$ ionok nagyobb sugarú köríven haladnak, mint a $\mathrm{{}^{235}U}$ ionok, vagyis szétválnak. Azonban csak a fenti két módszer alkalmas gazdaságosan ipari mennyiség előállítására.