核燃料循环（nuclear fuel cycle）

把核燃料想成的不是一次性的一箱汽油，而是一条有起点、有中段、还有顽固尾巴的漫长供应链——从矿里的岩石，到反应堆中发光的燃料芯块，再到必须长久妥善保管的放射性废料。铀（以及一路上生成的钚）的这整段旅程，就是核燃料循环，而把它串起来的是大量的无机化学。

前端是分离与转化的化学。铀矿石被溶解、提纯，通常经由铀酰离子，成为「黄饼」（U3O8）。由于天然铀有百分之九十九以上是铀-238，仅约百分之零点七是可裂变的铀-235，下一步便是浓缩：把铀转化为六氟化铀 UF6——选这个化合物正是因为它在室温稍上即变为气体——再用离心机把略轻、含 U-235 的分子富集起来。浓缩后的铀随后又被转回固态二氧化铀 UO2，压成燃料芯块。在反应堆中，U-235 裂变放出能量，同时一部分 U-238 俘获中子变成钚-239，后者也裂变并贡献功率。在后端，乏燃料剧烈放射；它要么被贮存、处置（「一次通过」循环），要么被化学后处理——把可回收的铀和钚从裂变产物废料中分离，这正是著名的 PUREX 流程所做的工作，它利用了锕系不同的氧化态。

它的重要性就是关于核电的整场辩论。燃料循环是化学、工程、经济与安全全部相撞之处：后处理回收了燃料，却也分离出可用于武器的钚；长寿命的锕系废料是处置的核心难题；而浓缩技术不论目标是燃料还是炸弹都是同一套。诚实的框定属于本词条的范围：在这里我们关心的是无机化学——铀酰提纯、对挥发性 UF6 的选择、PUREX 的氧化还原分离——而把裂变的核物理仅当作这些化学步骤存在的缘由。