In den meisten Kernkraftwerken wird heute angereichertes Uran als Brennstoff verwendet. Uran ist ein natürlicher Rohstoff und wird im Tagebau so wie auch im Untertagebau abgebaut. Für die Gewinnung an Uran müssen sehr große Mengen an Gestein abgebaut werden, da Uran in sehr geringen Mengen vorkommt. So müssen für eine Tonne Uran etwa 2000 Tonnen Gestein abgebaut werden. Das gewonnene Uranerz wird gemahlen und das Uran chemisch extrahiert.
Das Uran wird dann mittels Gasdiffusion mit 235U angereichert. Das angereicherte Uran wird nachher mit Urandioxid und Plutoniumdioxid zu Brennstäben verarbeitet. In einem nächsten Schritt werden die einzelnen Brennstäbe zu einem Brennelement zusammengefasst. Die Brennelemente bleiben im Durchschnitt drei Jahre im Reaktor und werden dann ausgetauscht, weil das Gehalt an den benötigten Stoffen stark zurück geht.
Es werden jährlich ein Drittel der ältesten Brennelemente ausgetauscht. Während sich die einen Stoffe abbauen, haben sich neutronenabsorbierende Spaltprodukte gebildet. Zudem werden nicht spaltbare Uranisotope in Plutonium umgewandelt. Das Plutonium kann als Kernbrennstoff verwendet werden und lässt die Energiemenge erheblich ansteigen. Damit das Plutonium genutzt werden kann, müssen die Brennelemente wieder aufbereitet werden. Bei der Wiederaufbereitung werden die Spaltprodukte und das noch nicht verbrauchte Uran getrennt.
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