Wie bereits oben erwähnt, macht das spaltbare Uran-235-Isotop nur 0,7 Prozent des natürlichen Urans aus. Der Rest setzt sich aus dem schwereren Uran 238 zusammen. Zur Abspaltung von Uran 235 von gewöhnlichem Uran wurde eine Reihe von Methoden entwickelt.

Während des 2. Weltkrieges wurde in Oak Ridge (Tennessee) ein riesiges Gasdiffusionswerk gebaut. Dieses Werk wurde nach dem Krieg erweitert. In der Nähe von Paducah (Kentucky) und Portsmouth (Ohio) wurden noch zwei ähnliche Werke gebaut. Ausgangsstoff für diese Werke ist stark ätzendes Uranhexafluoridgas, UF6. Es wird gegen Trennwände, die viele Millionen Löcher haben, gepumpt. Die leichteren Moleküle, die Uran-235-Atome enthalten, dringen mit einer etwas höheren Geschwindigkeit als die schwereren Moleküle hindurch. Nachdem das Gas Tausende solcher Trennwände durchlaufen hat, ist es mit dem leichteren Uranisotop stark angereichert. Dieses waffenfähige Uran enthält mehr als 90 Prozent Uran 235.

Obwohl das schwere Uranisotop Uran 238 nicht kettenreaktionsfähig ist, kann es in spaltbares Material umgewandelt werden. Beim Neutronentreffer nimmt das Uran-238-Atom ein Neutron in seinem Kern auf und wandelt sich in das schwerere Uran-239-Isotop um. Dieser atomare Abkömmling zerfällt sehr schnell und bildet Neptunium 239, ein Isotop des Elements 93. Durch einen weiteren Zerfallsprozess wird Neptunium 239 in Plutonium 239 umgeformt. Bei Plutonium 239 vollzieht sich nach der Aufnahme eines Neutrons eine Spaltung (genau wie bei Uran 235), und es kann als Bombenmaterial verwendet werden. Zur Herstellung von Plutonium 239 in großen Mengen ist eine intensive Neutronenquelle erforderlich. Diese Quelle wird durch eine kontrollierte Kettenreaktion in einem Kernreaktor erzeugt.