铀是一种天然存在于地壳中的元素。虽然铀矿石的分布有着部分区域集中的特点，但是它的痕迹几乎无处不在。从铀矿石制成核燃料首先需要从发现铀元素的矿石中提取出铀，然后需要浓缩同位素铀-235，最后制成芯块装载到核燃料组件当中。

已探明的铀矿分布在大约20个国家里，但是世界上一半以上的铀矿产量来自6个国家（加拿大、澳大利亚、尼日尔、哈萨克斯坦、俄罗斯和纳米比亚）中的十个矿区。

在传统采矿业中，矿石首先要经过轧机进行粉碎。然后在水中研磨成带有悬浮于水中的细矿石颗粒的泥浆。泥浆被淋溶硫酸来使得铀的氧化物被溶解，剩下的不溶的矿物叫做矿石尾料。

然而，现在世界上一半的矿区采用 “原地浸出”（ISL）的采矿方法，这意味着可以在没有任何主要地面干扰的情况下完成采矿。含有很多氧的地下水被注射穿过铀矿石从而提取出铀，最后把溶解的铀用泵抽到地表。

上述两种采矿方法最终得到的都是溶解有铀的液体。之后通过过滤和离子交换法分离出铀，最后通过沉淀、过滤和干燥得到一种铀的固态氧化物（U₃O₈），一般会在筒状物中密封，这种固态物质一般为亮黄色，所以得名“黄饼”。（图1）而在高温下烘干一般为卡其色。

图1 八氧化三铀固态物质

U₃O₈只具有轻微的放射性（距离全新加工的黄饼1米的距离的辐射水平相当于一次商业飞机飞行中乘客接受宇宙射线剂量的一半）。

除个别的反应堆（如加拿大重水铀反应堆（CANDU））不需要使用浓缩铀作为核燃料外，绝大多数核反应堆需要铀-235丰度为3.5%到5%的核燃料，而天然铀中铀-235的丰度为0.7%。需要进行同位素分离以提高U-235的丰度，分离需要寻找合适的气态介质。通过转换工厂，可以将铀的固态氧化物转化为铀的气态氟化物（UF₆）。

铀浓缩工厂浓缩有利用价值的铀-235，在分离过程中，通常将气态的UF₆分为两股料流，一股铀-235达到产品丰度称为精料流，另外一股主要为铀-238称为贫料流。

目前浓缩设备采用高速旋转的垂直筒状离心机组成级联，目前激光分离法仍处于实验室研究阶段，有希望成为未来新的分离方式。

浓缩后的UF₆被运输到燃料元件加工厂，在那里转化为UO₂粉末。之后UO₂粉末被压成小的燃料芯块，被通过烧结制成硬陶瓷材料，再讲这些燃料芯块放入细管构成的燃料棒里。将这些燃料棒组合在一起形成几米长燃料组件。见图2

图2 核燃料组件

每个燃料组件所需要的燃料棒的数量取决于反应堆的类型，一个压水式反应堆（PWR）需要121-193个核燃料组件，每个燃料组件由179-264个燃料棒组成。一个沸水反应堆（BWR）需要350-800个燃料组件，每个核燃料组件由91-96个燃料棒构成。