Uranio enriquecido U-235 aleman

El uranio que puede encontrarse en la naturaleza esta compuesto en un 99% de uranio 238, no fisionable y por tanto no apto para hacer bombas atómicas, y un 1% de uranio 235, fácilmente fisionable. Una excepción son las minas de Oklo, en el país centroafricano de Gabón, en donde en 1972 se encontró uranio natural con un 70% de isótopo U235 y vetas de mineral que generaban reacciones sostenidas espontáneas, así como cantidades significativas de plutonio 239 en estado natural. 
El proceso de separación de los isótopos de uranio es muy complejo, ya que no puede hacerse por vía química, solo mecánicamente. Los norteamericanos del proyecto Manhattan usaron un sistema de confinamiento electromagnético de separación de isótopos, llamado calutrón, que tras dos años de arduos trabajos y un gasto cercano al billón de dólares, solo había producido dos gramos de U235 a finales de 1944.     
Posteriormente, en enero de 1945 los americanos iniciaron otro procedimiento de separación basado en un costoso sistema de filtrado mediante membranas de polvo de níquel comprimido del gas hexafluoruro de Uranio, que, aun siendo más eficaz, apenas permitió tener disponibles dos kilogramos de U235 en Julio de 1945.  
El tercer sistema basado en un sistema súper-centrífugo, inventado por el alemán Von Ardenne para la producción masiva de U235 fue un éxito, pero dicho sistema solo fue conocido por los americanos desde 1958 y usado por los rusos desde 1946, después de la guerra.

El sistema consiste en una cadena de tubos en cascada de unos 10 a 15 centímetros de diámetro que se hacen girar a una 30.000 revoluciones por segundo. El hexafluoruro de uranio con u235, más ligero que el que contiene u238, permanece en el centro del cilindro, de donde es absorbido e inyectado en un nuevo cilindro centrífugo, y así sucesivamente hasta conseguir una pureza de u235 del 95%.  
Otro ingeniero austriaco llamado Gernot Zippe que colaboro con Von Ardenne y que fue capturado también por los rusos, consiguió emigrar a los estados unidos en 1958, atribuyéndose la invención del sistema centrífugo y patentándolo en occidente en 1960, en donde se conoce como Método Zippe de enriquecimiento de Uranio. Desde 1960 hasta 1985 el sistema centrífugo fue usado también en Estados Unidos. Es diez veces más eficaz y de mucho menor consumo eléctrico que el sistema de filtrado americano. Aun hoy los rusos siguen usando el sistema centrífugo, y de hecho son los mayores productores del mundo de U235. El sistema de enriquecimiento mediante cascada de súper-centrifugadoras es usado además en Holanda, Corea del Norte, China, Irán, Irak e Israel.  
Como resultado de lo anterior, y ante la imposibilidad del proyecto americano de realizar una bomba de uranio 235, enfocaron todos sus esfuerzos en la fabricación de una bomba de plutonio 239, elemento artificial también fisionable apto para la fabricación de bombas. En 1942 el físico italiano del proyecto Manhattan, Enrico Fermi, consiguió poner en funcionamiento sostenido un reactor nuclear que permitía la fabricación de plutonio Pu239, mediante la radiación intensiva del uranio 238. A pesar de todo, los Estados Unidos solo disponían de 6 kilogramos de plutonio a mediados de Julio de 1945.