ウラン濃縮
以上の記述は3段階3波長方式に関するものだが、中間励起を省略した2段階2波長方式もある。 日本においては、1976年より日本原子力研究所(現・日本原子力研究開発機構)が基礎研究を行い、電気事業連合会加盟の電力会社を中心として、1987年に設立された「レーザー濃縮技術研究組合」において実証研究が進められた。参画したメーカーは、株式会社日立製作所、三菱重工業株式会社、株式会社東芝、三菱電機株式会社である。米国においては、ローレンス・リバモア国立研究所が開発を行い、その技術はアメリカ合衆国燃料公社(USEC)に移管されたが、同社は経済性から同技術を採用せず、オーストラリアのSilex Systems社が開発した技術を採用した。
回収方法には、固体法と液体法があるが、装置内のウランガス温度は2,800Kほどあるため、耐久性の高い構造材を用いなければならない。
イオン化して軌道に直交した磁場により飛行するイオンにローレンツ力が働き、質量の大きいウラン238は遠心力で外側の軌道、軽いウラン235は内側の軌道を通る。質量分析器と同じ原理。アーネスト・ローレンスにより考案され、マンハッタン計画で使用された。遠心分離に比べて可動部がなく、電力は大量に必要だが、装置の精度は低くても稼働させることができる。マンハッタン計画時には電磁石に用いる銅の使用が制限されていたので、国立銀行から銀を借りて質量分析器カルトロンを建造した。銀線の方が電気抵抗が少なく多少たりとも消費電力削減に貢献した。構造は単純だが、電力消費が他の方法よりも格段に大きいため、他の濃縮方法が実用化した現在においては実用には適さないとされるが、高度な技術がなくても建造できる。
ウラン235とウラン238のわずかな質量比による拡散速度の差異を利用した同位体分離法である。圧縮機(コンプレッサー)によって、気化した六フッ化ウランを隔壁の設けられた気室に送り出し、内部で拡散させる。隔壁には数十Åの孔が無数に空いており、質量の小さいウラン235の化合物がわずかに多く孔を通り抜けるため、隔壁を通すことで元のガス流よりもわずかにウラン235の比率が多い濃縮流を得ることができる。拡散を一回行う場合の理想の分離係数(濃縮度)は
a = 352 / 349 = 1.00429 {\displaystyle a={\sqrt {352/349}}=1.00429}
であるが、実際には1.003倍程度になる。
こうして得られた濃縮流をさらに同じ工程にかけることによってガスのウラン235比率を上げて行く。
同時に、減損流(隔壁を通過せずウラン235の比率が減少したガス流)にも多くのウラン235が残されているため、施設をカスケードで構成し、減損流を再度濃縮工程にかける工夫が施されている。具体的には、本来廃棄される減損流を一段階前の濃縮工程の入力として再利用することである。
ガス拡散法では、原子炉で用いる濃縮度3%の低濃縮ウランを生成するにもカスケードを数百段以上組む必要があるため、消費電力、所要時間、ともに膨大になる。しかし、最も初期(第二次世界大戦中)に生産実証されたウラン濃縮技術であるため工業実績が高く、現在でもいくつかの濃縮プラントが稼働を続けている。