اليورانيوم المخصب هو نسخة معدلة فيزيائياً من اليورانيوم الخام، تهدف إلى زيادة تركيز ذرات "اليورانيوم ٢٣٥" المنشطرة لإنتاج الطاقة. تجرى هذه العملية عبر أجهزة الطرد المركزي التي تدور بسرعة فائقة لتفصل الذرات الثقيلة عن الخفيفة، ما يرفع كفاءة المعدن. ولتوليد الكهرباء في المفاعلات المدنية تكفي نسبة تخصيب تصل إلى ٥%، بينما يتطلب الوصول إلى الأغراض العسكرية مستويات تخصيب معقدة وعالية جداً تتجاوز ٩٠%.

اليورانيوم المخصب يورانيوم زيدت فيه نسبة النظير القابل للانشطار مقارنة باليورانيوم الطبيعي، ليستخدم وقوداً في المفاعلات النووية أو، عند مستويات أعلى، في الأسلحة النووية. تتم عملية التخصيب بتقنيات تفصل النظائر بسبب الفروق الصغيرة في الكتلة، وهي من أكثر مراحل دورة الوقود حساسية سياسياً وأمنياً. لذلك يخضع إنتاجه ورقابته لاتفاقات ومؤسسات دولية. يجمع هذا الموضوع بين الفيزياء النووية والطاقة والانتشار النووي والسيادة الوطنية.

الوقود النووي مادة تستخدم في المفاعلات النووية لإنتاج الطاقة عبر التفاعل النووي، ويكون غالباً على هيئة قضبان أو وحدات وقود تحتوي على أكسيد اليورانيوم المخصب داخل أنابيب معدنية محكمة تمنع تسرب المواد المشعة أثناء تشغيل المفاعل. ويستخدم اليورانيوم المخصب لتعويض ما تفقده النيوترونات داخل المفاعل وضمان استمرار التفاعل التسلسلي، كما يمكن استخدام وقود مختلط من البلوتونيوم واليورانيوم الطبيعي أو المنضب بعد إعادة معالجة الوقود المستهلك أو تفكيك بعض المواد النووية العسكرية. ويمثل الوقود النووي عنصراً مركزياً في محطات الطاقة النووية، مع ارتباطه بتقنيات التخصيب وإعادة المعالجة والرقابة الإشعاعية.

اليورانيوم المنضب ناتج ثانوي لعمليات تخصيب اليورانيوم، يحتفظ بخصائص اليورانيوم الطبيعية مع انخفاض في نسبة بعض نظائره المشعة، ولذلك يكون نشاطه الإشعاعي أقل من اليورانيوم الطبيعي. يتميز بكثافة عالية وتكلفة منخفضة، مما جعله يدخل في تطبيقات عسكرية وتجارية، ولا سيما الذخائر الخارقة للدروع وبعض الاستخدامات الصناعية. تكمن خطورته أساساً في سميته الكيميائية إضافة إلى أثره الإشعاعي، إذ يمكن أن تنتشر جزيئاته وأكاسيده بعد الاحتراق أو الانفجار وتدخل الجسم بالاستنشاق أو الطعام، وتؤثر خصوصاً في الكليتين. لذلك يرتبط استخدامه بنقاش صحي وبيئي حول بقايا الذخائر وتلوث مناطق النزاع.

اليورانيوم المنضب هو منتج ثانوي لعمليات تخصيب اليورانيوم ويشبه اليورانيوم الطبيعي كيميائياً لكنه يقل فيه نسبة يورانيوم‑٢٣٥ و٢٣٤ فتكون نشاطاته الإشعاعية أقل. يستخدم تجارياً وعسكرياً في أوزان توازن وهياكل دروع وذخائر اختراقية، ويشكل خطراً كيميائياً على الكِلية عند الاستنشاق أو البلع أكثر من كونه إشعاعياً.