Lördagens flygning var den första förflyttningen av material som hölls på Caithness anläggning till USA sedan ett tillkännagivande i februari.
David Cameron, som då var premiärminister, sade att de brittiska och amerikanska regeringarna hade gått med på ett utbyte av kärnmaterial.
Han sade att Storbritannien skulle få en typ av uran som används för att diagnostisera cancer.
Men Highlands och Islands SNP MSP Maree Todd har kritiserat helgens flygning och sekretessen kring hanteringen av kärnmaterial i Dounreay.
Hon sade att det inte borde finnas något behov av ett utbyte av kärnmaterial, och Förenade kungariket borde kunna köpa vad det kräver för medicinska diagnoser.
Dounreay, nära Thurso, avvecklas och platsen städas upp.
De flesta radioaktiva material som finns där, till exempel bränsle, flyttas till andra platser, däribland Sellafield i Cumbria där det kommer att bearbetas eller lagras.
Dessa transporter sker på järnväg.
Annat material har återlämnats till kärnkraftverk utomlands.
Under 1990-talet skickades kärnämne från utlandet till Dounreay för upparbetning.
Bland kunderna fanns kraftverk och forskningscentrum i Australien, Tyskland och Belgien.
Enligt det avtal mellan Förenade kungariket och Förenta staterna som undertecknades tidigare i år skickas högberikat uran (HEU) som lagras i Dounreay till Förenta staterna.
Lördagens flygning ägde rum under sträng säkerhet från Wick John O'Groats flygplats, som ligger omkring 48 kilometer från kärnkraftverket i Dounreay.
Det gällde ett amerikanskt militärt Boeing C-17-transportflygplan.
Radioaktivt material från den civila kärnkraftsindustrin har tidigare transporterats med flyg från Storbritannien till andra länder.
Nuclear Decommissioning Authority (NDA) gav Highlands and Islands Airports Limited finansiering för att uppgradera Wick John O'Groats Airport som förberedelse för de amerikanska flygningarna.
En talesman för Dounreay sade: " Allt kärnmaterial avlägsnas från platsen. Detta program startade 2001 och vi förväntar oss att det kommer att fortsätta under ett antal år.
"Vår prioritet är alltid att följa reglerna för säker och säker transport av kärnämne, både i lager och i transit.
"I överensstämmelse med dessa regler ingår att skydda information om rutter, datum, tidpunkter och platser för kärnämne i alla nuvarande eller framtida transporter."
MSP Ann Todd sade till BBC Radio Scotland: "Jag är besviken över att vi får höra rapporter från människor som bor i Wick om att detta har hänt, men inte fått någon officiell underrättelse.
"Jag förstår att det måste finnas lite sekretess kring denna industri, men jag känner att det finns mer sekretess än vad som absolut krävs."
Hon tillade: "Jag förstår att detta material är vapenklass i utbyte mot vissa medicinska radionuklider.
"Jag förstår inte varför vi inte kan betala pengar för dessa saker än att behöva förse dem med kärnmaterial av vapenkvalitet från Storbritannien."
Radioaktivt material som förvarades på det skotska kärnkraftverket Dounreay har flugits till USA.