우라늄을 핵연료로 사용하기 위해서는 천연 우라늄 0.72% 밖에 들어있지 않는 우라늄235의 비율을 좀 더 높여 주어야한다. 이러한 작업을 우라늄농축이라 한다. 이렇게 만들어진 우라늄을 농축우라늄이라 한다. 물론 천연우라늄을 그대로 핵연료로 이용할 수 있는 발전소도 있다. 우리나라의 월성중수로발전소가 천연우라늄을 농축 없이 그대로 이용하는 발전소이다. 그러나 천연우라늄을 그대로 핵연료로 사용하기 위해서는 다른 보완장치가 필요하다. 우리나라를 포함하여 세계 각국의 대다수 원자력발전소들은 천연우라늄대신에 저농축우라늄을 사용하는 경수로발전소들이다.

우라늄의 농축방법에는 여러 가지가 있지만 기본원리는 우라늄235와 우라늄238간의 무게차를 이용한다는 것이다. 우라늄235와 우라늄238은 아주 조금이기는 하지만 무게가 다르다. 그 외의 모든 성질은 똑같기 때문에 우라늄을 농축시키기 위해서는 무게차를 이용하는 것이 보통이다. 가령 우라늄을 원심분리기에 넣어서 대단히 빠른 속도로 돌리면 무게가 조금 무거운 우라늄238이 밖으로 나오고 가벼운 우라늄235는 안쪽으로 약간 몰리면서 모이게 된다. 이러한 과정을 몇 번 반복할수록 우라늄235의 비율이 점점 많아지게 된다.

이런 식으로 하여 원하는 만큼의 우라늄농축을 하는 것이다. 우라늄농축기술은 매우 중요한 기술인 동시에 핵 확산과 관련하여 대단히 민감한 기술이기 때문에 기술 이전이 금지되고 있으며 일부 원자력선진국에서 독점하고 있다. 우리나라는 현재 선진국에 의존하고 있는 실정이다. 원자력발전의 가장 큰 특징은 연료를 재생하여 사용할 수 있다는 것이다.

다른 산업과는 달리 원자력발전에서 한번 사용하고 난 사용후 핵  연료에서 우라늄 플루토늄을 꺼내어 몇 번이나 더 사용할 수 있는 효율성을 지지고 있으므로 사용 후 핵연료는 폐기되는 폐기물이 아니라 하나의 자원으로서 재생가치가 있는 것이다. 여기서 플루토늄을 꺼내어 핵무기개발 원료로 사용할 수 있으나 우리인류가 어떻게 사용하느냐에 따라서 평화적 이용과 군사적 핵무기도 개발할 수 있으나 원자력 평화적 이용은 핵무기와는 근본적으로 다르다는 것을 우리들이 알아야한다.