什么是与铀浓缩有关的核扩散？
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目前最受人关注的核扩散集中在伊朗，伊朗从一个核武器黑市获得了铀浓缩计划的入场券。通常被称为“巴基斯坦核弹之父”的阿卜杜勒·卡迪尔·汗建立了一个秘密的网络，从20世纪70年代开始一直活动到2004年初，那时候汗在电视上被迫承认是他领导了这个网络的活动。(此网络的根基可能仍然存在。)汗的核武器黑市与非洲、亚洲和欧洲的10多个国家有联系，已经为伊朗、利比亚和朝鲜提供了有关离心分离浓缩铀的知识和设备。(核扩散将在第4章有更深入的讨论。)这里的重点是要说明汗的网络解释了铀浓缩的双重使用性质。
更具有扩散倾向的技术——激光浓缩，可能在未来的核武器黑市出现。被认为“更具有扩散倾向”是因为激光浓缩工厂比离心分离工厂占用少得多的物理空间，或许只有一座仓库那么大，所以更难被侦测到。激光浓缩有两个主要方法：原子蒸气激光同位素分离(atomic vapor laser isotope separation，AVLIS)和分子激光同位素分离(molecular laser isotope separation，MLIS)。在原子蒸气激光同位素分离中，一束强脉冲激光照射到铀原子(纯粹的铀，而不是与其他元素化合而成的化合物)的蒸气上，如果激光被调到一个恰当的波长，那么激光会有选择性地激发铀-235并将它电离。被电离的铀-235将被一块带负电荷的平板收集。理解这个原理相对容易，但是技术上面临的挑战阻碍了原子蒸气激光同位素分离法的商业化。
分子激光同位素分离包含了一些不同的步骤，这些步骤不需要详细的解释，因为它们有着与原子蒸气激光同位素分离相同的核心概念，即用激光激发的方法，使铀-235与铀-238分离开来。分子激光同位素分离与原子蒸气激光同位素分离之间的主要不同是分子激光同位素分离是激发铀-235的六氟化合物，而原子蒸气激光同位素分离激发的是铀-235原子。与原子蒸气激光同位素分离一样，分子激光同位素分离也存在技术上的困难，这些困难也已经妨碍了它的商业化。然而，2010年初，按照开发Silex技术供商业应用的公司的说法，Silex技术已经显示出了一些希望。Silex技术也是分子激光同位素分离的一种。Silex技术是迈克尔·戈兹沃西在澳大利亚发明的。澳大利亚和美国政府已经签订了一份保密协议，以保守这项技术的秘密。总部位于北卡罗来纳州威尔明顿的全球激光浓缩公司正试图把Silex技术商业化。如其成功，将刺激其他的核工业公司开发此法或类似的激光浓缩方法。
什么是钍燃料循环？
虽然铀是商业核燃料循环的基础，但钍可能最终成为另一个燃料循环的核心元素。瑞典化学家永斯·雅各布·贝采利乌斯在1828年发现了钍(Thorium，Th)，并用古挪威雷神的名字Thor来命名。钍是一种银白色的金属，是元素周期表上的第90个元素。它的最为普通的同位素钍-232衰变得非常慢，其半衰期比地球的年龄还要长。与可裂变物质铀-235不同，钍-232不能直接裂变；但是像铀-238那样，它是有“生殖能力”的，可以用于生产易裂变材料。钍-232可以吸收1个中子而转变为钍-233，钍-233能量不稳定，很快就衰变，其半衰期只有22分钟，衰变成镤-233(Pa-233)。这种同位素以27天的半衰期迅速衰变为铀-233，这是一种长寿命、易裂变并可用作反应堆燃料的物质。铀-233裂变的效率更高，因为它每一次裂变平均将产生比铀-235或钚-239更多的中子。这样一来，一旦有中子源开始把钍-232转变为铀-233，铀-233的裂变就能提供足够的中子维持反应的持续进行。但是由于铀-233是一种高效的易裂变材料，所以它只能用于核弹。
不过，现在钍基反应堆已经被设计得很难提取用于核弹的铀-233。阿尔文·拉德科夫斯基，美国海军核动力推进项目的首席科学家，设计了拉氏钍基反应堆，这种反应堆不需要把铀-233与钍-232和镤-233分离开，因而具有防止核武器扩散的特点。为了提高防止核扩散的能力，可以在反应堆中加入足够的铀-238，以降低易裂变的铀-233的浓度。除此之外，在反应中铀-232的产生也提高了防扩散的能力，因为这种同位素具有高度放射性，并会伤害任何试图夺取这种铀来制造核弹的人的健康。
钍的另一个优点是，它在地壳中的蕴藏量要比铀丰富得多。所以，原则上，它能够提供几百年的电力。而且与用铀-235做燃料的反应堆相比，它产生的长寿命放射性废物更少。由于这些显著的优点，人们可能认为科学家和工程师将会建造和运行一大批钍基反应堆，但有一些障碍因素会阻碍钍燃料循环。高放射性铀-232的出现增加了安全处理的成本。钍-228，一种有着较短半衰期的、潜在的α射线发射物，也使得一些辐射燃料的安全处理复杂化。或许最大的绊脚石是铀-235已经有了相当大的领先优势，使用这种可裂变物质的核电基础设施已经建成。只要铀-235保持相对丰富，钍就将稍显逊色。印度有动机将钍商业化，因为它的钍储量丰富，而本土的铀供应却非常有限。但是，印度于2008年被接纳进入国际铀市场以来，研究如何将钍燃料循环商业化的动机已经减弱。