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出典検索?: "ウラン濃縮" ? ニュース ・ 書籍 ・ スカラー ・ CiNii ・ J-STAGE ・ NDL ・ dlib.jp ・ ジャパンサーチ ・ TWL（2019年3月）

ウラン濃縮（ウランのうしゅく）とは、核分裂性のウラン235の濃度を高めること[1]。ウラン238とウラン235の同位体分離作業となる。
概要

天然ウランには、核分裂を起こさない同位体としてウラン238（238U）が99.3%、核分裂を起こすウラン235（235U）が0.7%含まれている。

ウラン238とウラン235は、中性子3個分のわずかな質量差によって区別することができるが、化学的性質等にほとんど差異は無い。そこで、ガス拡散法や遠心分離といった質量差を利用した技術により、同位体分離される。他にも、レーザー法、ノズル法、化学法（イオン交換法）などがある。

ウラン濃縮の工程から得られる生成物は、ウラン235の割合が高められた濃縮ウランと、ウラン235の割合が減じられた減損ウランに分けられる。天然ウラン中のウラン235の濃度 (0.7%) を超え、20%以下の生成物を低濃縮ウラン、濃度が20%を超える生成物を高濃縮ウランという。また、天然ウランよりもウラン235の濃度が低いウランを減損ウランといい、特にウラン235をほとんど含まないウランを劣化ウランという。

ウラン濃縮を行う意義は、ウラン燃料をより臨界させやすい状態に加工することにある。天然ウランを核燃料として利用できる原子炉は、黒鉛炉や重水炉に限られる。この炉型の原子力発電所は、ウラン原産国や重水生産国によって運転されている場合がほとんどで、基数にして全体の2割ほどしか建設されていない。低濃縮ウラン燃料を必要とするのは、主に軽水炉と呼ばれる原子炉である。中性子吸収が大きい軽水を減速材として用いるため、核分裂を維持するには濃縮度3%から5%程度のウラン燃料が必要になる。この炉型の原子力発電所は、安全性や経済性で総合的に有利になる場合が多いため、積極的に建設する国が増えている。従って、原子力産業における低濃縮ウランの需要は極めて高い。

ウラン濃縮における運用上の問題点は、核拡散の懸念である。原子力発電所で用いる低濃縮ウラン燃料と、原子爆弾に用いる高濃縮ウラン燃料の製造工程が原理的に同じであるため、ウラン濃縮に関わる物資や技術のみならず、運営そのものが厳しい監視下に置かれている。ウラン濃縮を行うには、高度な技術力と膨大な資金が必要なほか、多くの国際的な規制が伴うため、国家権力の下で行われるのが一般的である。
濃縮法

供給流としてウランガスを用いる場合、ウランを完全に気化させなければならないが、気化に必要な温度（約3,800℃）を維持することは技術的に困難である。そこで、ウラン金属をフッ素 (F) と化合させ、六フッ化ウラン（UF6）とすることで、およそ57℃で気化させることができる。フッ素には、フッ素19（19F）以外の安定同位体が存在しないため、フッ素化合物として同位体分離を行っても質量誤差が生じない。六フッ化ウランは、まずウランとフッ素ガスを化合させて五フッ化ウラン（UF5）とした後、さらにフッ素と化合させることにより製造する。
熱拡散法

ウラン235とウラン238のわずかな質量差を利用した同位体分離法である。真空筒内に注入した六フッ化ウランのガスを加熱することでガスが上下に対流し、筒の上側に軽いウラン235、下側に重いウラン238が集まる仕組み。日本の原子爆弾開発である「ニ号研究」で試されたが、当時の劣悪な実験環境による技術的問題から実用化できなかった。
ガス拡散法

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A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。