Bilindiği gibi, uranyum zenginleştirme işlemi; doğal uranyumdaki U-235 ve U-238 izotoplarının birbirlerinden ayrıştırılarak, fisil olarak nitelendirilen U-235 çekirdeklerinin oranının daha yüksek olduğu bir izotop bileşiminin elde edilmesine deniyor. Türkiye de bu işlem yapılmıyor.
TR-2 reaktörünün, zenginleştirilmiş uranyumdan oluşan yakıtı, bir miktar U-238 içerdiğinden, reaktörün çalıştırılması sırasında bu çekirdeklerden bazıları nötron yutarak, iki beta bozunmasından sonra Pu-239 izotopuna dönüşür. Dolayısıyla, her termal reaktörde olduğu gibi, TR-2 reaktörünün de çalışması sırasında bir miktar plutonyum üretilir. Pu-239, U-235 gibi fisil bir çekirdektir ve bu nedenle, bir yandan oluşurken, diğer yandan, nötron bombardımanı altında parçalanmaya uğrar. Yine de, her an için reaktörde bir miktar plutonyum bulunur. Ancak, Türkiyede yakıt işleme tesisi bulunmadığından, kullanılmış yakıtların içindeki plutonyumu ayrıştırmak imkanı yoktur. Olsa dahi bu işlem, Türkiyenin de imzacısı olduğu Nükleer Silahların Yaygınlaşmasına Karşı Antlaşma (Nuclear non-Proliferation Treaty, NPT) gereği, Uluslararası Atom Enerjisi Komisyonunun (International Atomic Enerji Agency, ) yakın denetimi altında yapılmak zorundadır.
nükleer teknolojiye sahip ülkelerin olmazsa olmazı olan işlemdir. dünyada uranyum zenginleştirme çalışmalarının kontrolü abd isteği doğrultusunda bm tarafından yapılmaktadır. abd'nin olası iran saldırısının da en önemli bahanesidir.
zenginleştirme işleminin temel mantığı metal haldeki uranyumla flor gazını tepkimeye sokarak UF6 gazını elde etmek daha sonra U-238 ve U-235 i difüzyonla ağırlık farkından yararlanarak ayırmaktır. U-238 izotopu daha ağır olduğu için gaz halde daha yavaş hareket edecektir. bu yüzden belli bir uzaklıktaki gaz toplama birimine birim zamanda gelen gaz karışımında U-235 daha fazla oranda olacaktır. Bu durum şişman kişilerin yavaş koşmasına benzetilebilir. Daha sonra basit bir işlemle UF6 gazı bozunarak U-235 ce zengin metal hale tekrar getirilir.
