Dort findet sich das begehrte Element als Uranoxid. Allerdings besteht es aus verschiedenen so genannten Isotopen, die sich höchst unterschiedlich für die Spaltung eignen.
Isotope sind Vertreter ein- und desselben chemischen Elements, die aber unterschiedlich viele Neutronen im Atomkern aufweisen, der Kern kann daher mehr oder weniger stabil sein. Das sowohl für Kernbrennstäbe als auch für Bomben begehrte Isotop ist Uran-235.
Sehr seltenes Isotop
In der Natur macht dieses Isotop allerdings nur 0,7 Prozent des Urans aus, der überwiegende Teil ist Uran-238. Nach dem Abbau muss das Material daher angereichert, das heißt der Anteil von Uran-235 muss erhöht werden.
Das geschieht in aufwändigen Verfahren, wobei in der Regel Gaszentrifugen verwendet werden, es gibt auch verschiedene andere Verfahren, etwa mit Lasern.
Da sich das seltene Uran-235 nicht chemisch vom häufigen Uran-238 trennen lässt, braucht man komplizierte mechanische Methoden, um es in konzentrierter Form zu gewinnen. Dabei nutzt man das unterschiedliche Gewicht der Atome der beiden Uran-Isotope aus.
Das Gaszentrifugenverfahren
Die häufigste Anreicherungsmethode ist das Gaszentrifugenverfahren. Dabei wird das in Form von "yellow cake" vorliegende Uranerz (U3O6) zuerst durch chemische Umwandlungsprozesse gereinigt und anschließend in die gasförmige Verbindung Uranhexafluorid (UF6) überführt (Konversion).
Anschließend wird das Uranhexafluorid in einer fast reibungsfrei gelagerten Zentrifuge mit sehr hoher Umdrehungszahl geschleudert. Die Zentrifugalkräfte sorgen dafür, dass sich das schwerere Uran-238 an der Außenwand anreichert und die Konzentration des leichteren Uran-235 in der Mitte ansteigt. Für die Produktion von kernbrennstofftauglichem Material müssen eine Reihe von Zentrifugen hintereinander geschaltet werden.
Je nach Grad der Anreicherung von Uran-235 kann dieses in Atomkraftwerken, aber auch in Atomwaffen verwendet werden. Für den Betrieb eines Rektors muss das Material auf etwa drei, für eine Kernwaffe aber auf rund 80 Prozent angereichert werden.