Angereichertes Uran ist Uran mit einem hohen Anteil des Isotops U-235, das nur etwa 72% des natürlichen Urans ausmacht. Normales Uran wird als U-238 bezeichnet, wobei die Zahl die Anzahl der Nukleonen (Protonen und Neutronen) in seinem Atomkern angibt. U-235 hat eine ungleichmäßige Menge an Protonen und Neutronen, was es etwas instabil und anfällig für Spaltung (Aufspaltung) durch thermische Neutronen macht. Den Kernspaltungsprozess als Kettenreaktion ablaufen zu lassen, ist die Grundlage der Kernenergie und der Kernwaffen.
Da U-235 die gleichen chemischen Eigenschaften wie normales Uran hat und nur 1.26% leichter ist, kann die Trennung der beiden eine ziemliche Herausforderung sein. Die Verfahren sind in der Regel recht energie- und kostenintensiv, weshalb sie bisher nur in wenigen Ländern im industriellen Maßstab realisiert werden konnten. Um Uran in Reaktorqualität herzustellen, sind U-235-Prozentsätze von 3-4 % erforderlich, während Uran in Waffenqualität aus 90 % U-235 oder mehr bestehen muss. Es gibt mindestens neun Techniken zur Urantrennung, obwohl einige definitiv besser funktionieren als andere.
Während des Zweiten Weltkriegs in den Vereinigten Staaten, als Forscher zum ersten Mal die Isotopentrennung verfolgten, wurde eine Reihe von Techniken verwendet. Die erste Stufe bestand aus der Thermodiffusion. Durch die Einführung eines dünnen Temperaturgradienten könnten die Wissenschaftler leichtere U-235-Partikel in eine heiße Region und schwerere U-238-Moleküle in eine kältere Region locken. Dies war nur die Vorbereitung des Einsatzmaterials für die nächste Stufe, die elektromagnetische Isotopentrennung.
Bei der elektromagnetischen Isotopentrennung wird Uran verdampft und anschließend ionisiert, um Ionen mit positiver Ladung zu erzeugen. Das ionisierte Uran wurde dann durch ein starkes Magnetfeld beim Biegen beschleunigt. Leichtere U-235-Atome wurden etwas stärker abgelenkt, während U-238-Atome etwas weniger abgelenkt wurden. Durch mehrmaliges Wiederholen dieses Vorgangs konnte Uran angereichert werden. Diese Technik wurde verwendet, um einen Teil des angereicherten Urans für die Little Boy-Bombe herzustellen, die Hiroshima zerstörte.
Während des Kalten Krieges wurde die elektromagnetische Isotopentrennung zugunsten der Gasdiffusionsanreicherungstechnik aufgegeben. Dieser Ansatz drückte Uranhexafluoridgas durch eine semipermeable Membran, die die beiden Isotope leicht voneinander trennte. Wie bei der früheren Technik hätte dieser Prozess viele Male durchgeführt werden müssen, um eine beträchtliche Menge an U-235 zu isolieren.
Moderne Anreicherungstechniken verwenden Zentrifugen. Die leichteren U-235-Atome werden leicht bevorzugt an die Außenwände der Zentrifugen gedrückt und dort konzentriert, wo sie extrahiert werden können. Wie alle anderen Techniken muss es viele Male durchgeführt werden, um zu funktionieren. Vollsysteme, die Uran auf diese Weise reinigen, verwenden viele Zentrifugen und werden als Zentrifugenkaskaden bezeichnet. Die Zippe-Zentrifuge ist eine fortschrittlichere Variante der traditionellen Zentrifuge, die sowohl Wärme als auch Zentrifugalkraft nutzt, um das Isotop zu trennen.
Andere Techniken der Urantrennung umfassen aerodynamische Prozesse, verschiedene Methoden der Lasertrennung, Plasmatrennung und eine chemische Technik, die einen sehr geringen Unterschied in der Neigung der beiden Isotope ausnutzt, die Wertigkeit bei Oxidations-/Reduktionsreaktionen zu ändern.