核燃料循環（nuclear fuel cycle）

把核燃料想成的不是一次性的一箱汽油，而是一條有起點、有中段、還有頑固尾巴的漫長供應鏈——從礦裡的岩石，到反應堆中發光的燃料芯塊，再到必須長久妥善保管的放射性廢料。鈾（以及一路上生成的鈽）的這整段旅程，就是核燃料循環，而把它串起來的是大量的無機化學。

前端是分離與轉化的化學。鈾礦石被溶解、提純，通常經由鈾醯離子，成為「黃餅」（U3O8）。由於天然鈾有百分之九十九以上是鈾-238，僅約百分之零點七是可分裂的鈾-235，下一步便是濃縮：把鈾轉化為六氟化鈾 UF6——選這個化合物正是因為它在室溫稍上即變為氣體——再用離心機把略輕、含 U-235 的分子富集起來。濃縮後的鈾隨後又被轉回固態二氧化鈾 UO2，壓成燃料芯塊。在反應堆中，U-235 分裂放出能量，同時一部分 U-238 俘獲中子變成鈽-239，後者也分裂並貢獻功率。在後端，乏燃料劇烈放射；它要麼被貯存、處置（「一次通過」循環），要麼被化學後處理——把可回收的鈾和鈽從分裂產物廢料中分離，這正是著名的 PUREX 流程所做的工作，它利用了錒系不同的氧化態。

它的重要性就是關於核電的整場辯論。燃料循環是化學、工程、經濟與安全全部相撞之處：後處理回收了燃料，卻也分離出可用於武器的鈽；長壽命的錒系廢料是處置的核心難題；而濃縮技術不論目標是燃料還是炸彈都是同一套。誠實的框定屬於本詞條的範圍：在這裡我們關心的是無機化學——鈾醯提純、對揮發性 UF6 的選擇、PUREX 的氧化還原分離——而把分裂的核物理僅當作這些化學步驟存在的緣由。