O ciclo do combustível nuclear compreende uma série de etapas, que englobam a localização do minério de urânio, seu beneficiamento, a conversão do óxido natural (mineral) em hexafluoreto, o enriquecimento isotópico (do isótopo !$ _{92}^{235} !$U altamente fissionável) e a fabricação do elemento combustível. As principais reações químicas envolvidas nesse ciclo estão listadas a seguir.

I Dissolução do mineral bruto em ácido nítrico:

U₃O₈(s) + 8HNO₃(aq) → 3UO₂(NO₃)₂(aq) + 2NO₂(g) + 4H₂O(!$ \ell !$)

II Calcinação (denitração):

2UO₂(NO₃)₂(aq) → 2UO₃(s) + 4NO₂(g) + O₂(g)

III Redução à UO2 com hidrogênio:

UO₃(s) + H₂(g) → UO₂(s) + H₂O(g)

IV Hidrofluoração em reator de contracorrente com HF anidro:

UO₂(s) + 4HF(aq) → UF₄(s) + 2H₂O(g)

V Fluoração em reatores de chama pela reação com flúor elementar:

UF₄(s) + F₂(g) → UF₆(g)

O UF₆ (hexafluoreto de urânio) obtido no ciclo do combustível nuclear é submetido à centrifugação a gás, enriquecendo a mistura de isótopos com ²³⁵U. Depois de enriquecido, é reconvertido a UO₂ e prensado na forma de pastilha para ser usado como combustível nuclear. A figura abaixo ilustra o diagrama de fase do UF₆.

As tabelas I e II a seguir apresentam informações acerca do urânio. A tabela I apresenta isótopos do urânio, suas respectivas massas molares e seus teores no U₃O₈ mineral. A tabela II informa acerca da localização e da concentração de urânio (em miligrama de urânio por quilograma de minério U₃O₈) nas principais rochas fosfáticas no Brasil.

Tabela I

Tabela II