Rikastettu uraani on uraania, jossa on suuri prosenttiosuus U-235-isotoopista, joka muodostaa vain noin .72% luonnonuraanista. Normaalista uraanista käytetään nimitystä U-238, jossa luku tarkoittaa nukleonien (protonien ja neutronien) määrää sen ytimessä. U-235: ssä on epätasainen määrä protoneja ja neutroneja, joten se on hieman epävakaa ja altis termisten neutronien halkeamiselle. Halkeamisprosessin saaminen ketjureaktiona on ydinenergian ja ydinaseiden perusta.
Koska U-235: llä on samat kemialliset ominaisuudet kuin normaalilla uraanilla ja se on vain 1.26% kevyempi, näiden kahden erottaminen voi olla melkoinen haaste. Prosessit ovat yleensä melko energiaintensiivisiä ja kalliita, minkä vuoksi vain harvat maat ovat tähän mennessä pystyneet saavuttamaan sen teollisessa mittakaavassa. Reaktorilaatuisen uraanin valmistamiseksi vaaditaan 235-3% U-4 -prosentteja, kun taas aselaatuista uraania on oltava 90% tai enemmän. Uraanin erottamiseen on ainakin yhdeksän tekniikkaa, vaikka jotkut toimivat varmasti paremmin kuin toiset.
Toisen maailmansodan aikana Yhdysvalloissa, kun tutkijat harjoittivat isotooppien erottamista, käytettiin useita tekniikoita. Ensimmäinen vaihe koostui lämpödiffuusiosta. Ottamalla käyttöön ohut lämpötilagradientti, tutkijat voivat houkutella kevyempiä U-235-hiukkasia kohti lämpöaluetta ja raskaampia U-238-molekyylejä kylmempää aluetta kohti. Tämä oli vain rehuaineen valmistelua seuraavaan vaiheeseen, sähkömagneettiseen isotooppien erottamiseen.
Sähkömagneettinen isotooppien erottaminen käsittää uraanin höyrystämisen ja sen jälkeen ionisoinnin, jolloin saadaan ioneja positiivisella varauksella. Sitten ionisoitua uraania kiihdytettiin taivutettaessa voimakkaalla magneettikentällä. Kevyemmät U-235-atomit taipuivat hieman enemmän, kun taas U-238-atomit hieman vähemmän. Toistamalla tämän prosessin monta kertaa uraania voitaisiin rikastuttaa. Tätä tekniikkaa käytettiin jonkin verran rikastetun uraanin valmistamiseen Little Boy -pommille, joka tuhosi Hiroshiman.
Kylmän sodan aikana sähkömagneettisesta isotooppien erottamisesta luovuttiin kaasumaisen diffuusion rikastustekniikan hyväksi. Tämä lähestymistapa työnsi uraaniheksafluoridikaasua puoliläpäisevän kalvon läpi, joka erotti hieman kaksi isotooppia toisistaan. Kuten aiempi tekniikka, tämä prosessi olisi pitänyt suorittaa useita kertoja huomattavan määrän U-235: n eristämiseksi.
Nykyaikaisissa rikastustekniikoissa käytetään sentrifugeja. Kevyemmät U-235-atomit työntyivät hieman edullisesti kohti sentrifugien ulkoseiniä ja keskittivät ne sinne, missä ne voidaan uuttaa. Kuten kaikki muutkin tekniikat, se on suoritettava monta kertaa toimiakseen. Täydet järjestelmät, jotka puhdistavat uraania tällä tavalla, käyttävät monia sentrifugeja, ja niitä kutsutaan sentrifugikaskadiksi. Zippe -sentrifugi on perinteisen sentrifugin kehittyneempi versio, joka hyödyntää lämpöä ja keskipakovoimaa eristämään isotoopin.
Muita uraanin erottamistekniikoita ovat aerodynaamiset prosessit, erilaiset lasererotusmenetelmät, plasman erotus ja kemiallinen tekniikka, joka hyödyntää hyvin pientä eroa kahden isotoopin taipumuksessa muuttaa valenssia hapettumis-/pelkistysreaktioissa.