Zenginleştirilmiş uranyum nükleer reaktörlerin ve nükleer silahların temel maddesidir. Silah ve nükleer reaktörler için yakıt çubuğu üretiminde belli izotoplar ayrıştırılır ve konsantre hale getirilir; bu işleme ‘zenginleştirme’ denir. En çok kullanılan izotoplar uranyum 235 (U-235) ve plütonyum 239’dur (Pu-239). Uranyum 235 doğal halinde %0.7 zenginliktedir. Ancak nükleer reaktörlerde kullanılabilmesi için %3 ile %5 arasında zenginleştirilmesi gerekmektedir.
En çok kullanılan zenginleştirme yöntemi ‘santrifüjdür’. Santrifüjler sürekli olarak dönen silindirlerdir ve bu sırada UF-6 katılır. Silindirlerin dönmesiyle oluşan çekim kuvveti ile daha hafif olan U-235 izotopları merkezde toplanacaktır; Bu işleme istenilen zenginleştirme seviyesine ulaşılana kadar devam edilir.
Diğer bir zenginleştirme yöntemi ise, ayrıntılarının hala gizli olduğu, lazerle zenginleştirmedir. Ancak işlem sırasında yüksek güçlü lazerlerin radyoizotopları zenginleştirmek için titreşim frekansına ayarlandığı bilinmektedir. Bu hedef alınan izotopların atomlarının titremeye başlamasına ve izotopların ayrışmasına sebep olur.
Uranyum zenginleştirme nükleer enerji ve nükleer silahlar arasındaki doğrudan bağın kanıtıdır. Nükleer silah programları için gerekli olan temel teknoloji uranyum zenginleştirmedir; ve günümüzde nükleer silahlara sahip çoğu ülke bunu ‘barışçıl’ nükleer enerji programları aracılığıyla elde etmiştir.