Uran eignet sich sowohl für die Energiegewinnung als auch für den Einsatz in Atomwaffen. Entscheidend ist der Grad der Anreicherung. Der Ausgangsstoff Uranerz besteht zu rund 99,3 Prozent aus Uran 238; das spaltbare Uran 235 macht nur etwa 0,7 Prozent aus. Für die Nutzung in Kernreaktoren muss der Anteil von Uran 235 auf drei bis fünf Prozent gesteigert werden, für eine Atombombe ist ein Anreicherungsgrad von mindestens 85 Prozent notwendig.

Uranerz wird nach dem Abbau zunächst zu einem gelblichen Pulver verarbeitet, dem sogenannten Yellowcake. Es dient zur Herstellung von Brennelementen für Reaktoren, kann aber zwecks Anreicherung auch in Uran-Hexafluorid (UF6) umgewandelt werden, das bis 56 Grad Celsius in kristalliner Form vorliegt und darüber gasförmig ist.

Die meisten Anreicherungsanlagen weltweit basieren auf der Gasdiffusion: Gasförmiges Uran-Hexafluorid wird durch halbdurchlässige Membrane gepresst, wobei sich das Uran 235 vom Rest trennt. Das Verfahren gilt inzwischen jedoch aufgrund seines hohen Energiebedarfs als veraltet.

Eine modernere Methode ist die Gaszentrifuge, an der auch in Iran experimentiert wird. Bei ihr macht man sich den Massenunterschied zwischen beiden Uran-Isotopen zunutze: Wird Uran-Hexafluorid in die Zentrifugen gegeben, sammeln sich die schwereren Uran-238-Moleküle bei bis zu 70.000 Umdrehungen pro Minute außen in den Zylindern, die Uran-235-Moleküle bleiben innen.

Für den Einsatz in Kernreaktoren genügt es bereits, wenn Uran 235 zu drei bis fünf Prozent in den Brennelementen angereichert ist. Ab 20 Prozent ist von hochangereichertem Uran die Rede. Für eine Atombombe ist ein Anreicherungsgrad von mindestens 80 Prozent erforderlich, da sonst eine zu große Uranmenge notwendig wäre.

Uran 235 kam in der ersten jemals eingesetzten Atombombe, die am 6. August 1945 Hiroshima zerstörte, als Sprengstoff zum Einsatz. Die Sprengkraft lag bei rund 13 Kilotonnen TNT. Die Bombe, die drei Tage später auf Nagasaki abgeworfen wurde, erreichte 20 Kilotonnen TNT. In ihr kam allerdings nicht Uran zum Einsatz, sondern Plutonium 239, das per Neutronenbeschuss in Brutreaktoren aus Uran 238 gewonnen wird.