鈾同位素分離，是指從鈾235含量較低的鈾同位素混合物中，分離提取得到鈾235含量較高的鈾同位素混合物的技術。
鈾235（U-235），放射性同位素，是一種重要的核燃料，能夠發生可控裂變。天然鈾中，鈾235的含量通常在0.7%左右，無法直接用作核燃料，需要與其他同位素分離，使鈾235濃度提高。在核電站中，鈾235的豐度需要達到3%。鈾同位素分離在核電站用核燃料制備領域地位重要。
氣體擴散法較早被開發問世，以天然鈾轉化的六氟化鈾（UF6）氣體為原料，基于不同氣體分子質量不同熱運動速率存在差異的原理，利用擴散膜對六氟化鈾氣體進行分離，其中質量較輕、速率較快的鈾235通過擴散膜幾率更大，以此實現鈾同位素分離、鈾235富集，此法技術成熟，但能耗高、成本高。
氣體離心法同樣以六氟化鈾氣體為原料，基于氣體分子質量不同壓強分布存在差異的原理，利用高速離心機，在離心力作用下，分子質量較輕的鈾235聚集在轉子周圍，而分子質量較重的鈾238則在距離轉子較遠的地方聚集，以此實現鈾同位素分離、鈾235富集，此法可以獲得高濃度鈾235，與氣體擴散法相比能耗大幅降低，但設備研制難度大。
激光法，基于不同原子/分子吸收光譜存在差異、激光束對同位素原子/分子具有選擇性激發特性的原理，利用特定波長的激光選擇性激發鈾235，再采用物理或化學方法將鈾235從鈾同位素混合物中分離出來，以此實現鈾同位素分離、鈾235富集，此法技術難度大，但法成本低、能耗低、鈾235分離效率高，多個國家將其視為鈾同位素分離新技術，相關研究成果不斷增多。
新思界
行業分析人士表示，我國核工業發展迅速，核電站相關技術與裝備開發制造能力已經達到國際先進水平，核電裝機容量不斷增大，核能綜合利用技術路線日益多樣化，在此背景下，核燃料需求持續增長，鈾同位素分離重要性突出。我國鈾礦勘探能力不斷提升，鈾礦已探明儲量不斷增多，因此國家對鈾同位素分離行業發展極為重視，新版《產業結構調整指導目錄（2024年本）》，將先進的鈾同位素分離技術開發與設備制造列為鼓勵類項目。
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