اورانیوم که ماده خام اصلی مورد نیاز برای تولید انرژی در برنامه های صلح آمیز یا نظامی هسته ای است، از طریق استخراج از معادن زیرزمینی یا سر باز بدست می آید. اگر چه این عنصر بطور طبیعی در سرتاسر جهان یافت می شود اما تنها حجم کوچکی از آن بصورت متراکم در معادن موجود است.
هنگامی که هسته اتم اورانیوم در یک واکنش زنجیره ای شکافته شود مقداری انرژی آزاد خواهد شد.
برای شکافت هسته اتم اورانیوم، یک نوترون به هسته آن شلیک می شود و در نتیجه این فرایند، اتم مذکور به دو اتم کوچکتر تجزیه شده و تعدادی نوترون جدید نیز آزاد می شود که هرکدام به نوبه خود میتوانند هسته های جدیدی را در یک فرایند زنجیره ای تجزیه کنند.
جموع جرم اتمهای کوچکتری که از تجزیه اتم اورانیوم بدست می آید ازز کل جرم اولیه این اتم کمتر است و این بدان معناست که مقداری از جرم اولیه که ظاهرا ناپدید شده در واقع به انرژی تبدیل شده است، و این انرژی با استفاده از رابطه E=MC۲ یعنی رابطه جرم و انرژی که آلبرت اینشتین نخستین بار آنرا کشف کرد قابل محاسبه است.
اورانیوم به صورت دو ایزوتوپ مختلف در طبیعت یافت می شود. یعنی اورانیوم U۲۳۵ یا U۲۳۸ که هر دو دارای تعداد پروتون یکسانی بوده و تنها تفاوتشان در سه نوترون اضافه ای است که در هسته U۲۳۸ وجود دارد. اعداد ۲۳۵ و ۲۳۸ بیانگر مجموع تعداد پروتونها و نوترونها در هسته هر کدام از این دو ایزوتوپ است.
می دانیم که هسته از پروتون (با بار مثبت) و نوترون (بدون بار الکتریکی) تشکیل شده است. بنابراین بار الکتریکی آن مثبت است. اگر بتوانیم هسته را به طریقی به دو تکه تقسیم کنیم، تکه ها در اثر نیروی دافعه الکتریکی خیلی سریع از هم فاصله گرفته و انرژی جنبشی فوق العاده ای پیدا می کنند. در کنار این تکه ها ذرات دیگری مثل نوترون و اشعه های گاما و بتا نیز تولید می شود. انرژی جنبشی تکه ها و انرژی ذرات و پرتوهای بوجود آمده، در اثر برهمکنش ذرات با مواد اطراف، سرانجام به انرژی گرمایی تبدیل می شود. مثلا در واکنش هسته ای که در طی آن 235U به دو تکه تبدیل می شود، انرژی کلی معادل با 200MeV را آزاد می کند. این مقدار انرژی می تواند حدود 20 میلیارد کیلوگالری گرما را در ازای هر کیلوگرم سوخت تولید کند. این مقدار گرما 2800000 بار برگتر از حدود 7000 کیلوگالری گرمایی است که از سوختن هر کیلوگرم زغال سنگ حاصل می شود.
علم انرژی هسته ای، شکل گرفته از مطالعات در علوم شیمی و فیزیک در سده های اخیر می باشد. در 1879 با انجام یونیزاسیون یک گاز از طریق تخلیه الکتریکی به وسیله کراکس شروع شده و در 1897 توسط تامسون الکترون به عنوان ذره باردار مسئول الکتریسیته معرفی شد.
کشورهای برخوردار از فن آوری اتمی که نگران دستیابی سایر کشورهای در حال توسعه به این فن آوری استراتژیک بودند، مبادرت به ایجاد ساختاری در زیر مجموعه سازمان ملل متحد نمودند تا از این طریق به کنترل دیگران بپردازند. در این بین پیمان های مختلفی از جمله پیمان منع گسترش سلاح های هسته ای (NPT)، پیمان منع جامع آزمایش های هسته ای (CTBT)، معاهده منع سلاح های شیمیایی (CWC) و. .. طرح وبه تصویب رسید. ماهیت تمام پیمان های فوق به صورتی است که کشورها را به دو دسته داراها (کشورهای دارای سلاح های هسته ای) و ندارها (کشورهای فاقد سلاح های هسته ای) تقسیم می کند. با این حال تعداد قابل توجهی از کشورهای جهان از جمله جمهوری اسلامی ایران علی رغم ناعادلانه بودن این پیمان ها فقط به انگیزه صلح طلبی تلاش کردند تا به تکنولوژی هسته ای دست یابند.
از این رو در شرایطی که بند 4 پیمان منع گسترش جنگ افزارهای هسته ای ـ ان پی تی ـ حق امضا کنندگان در برخورداری از فناوری هسته ای برای مصارف غیر نظامی را به رسمیت می شناسد، طرح فعالیت های هسته ای جمهوری اسلامی ایران در مجامع بین المللی و تبدیل آن از مسئله ای فنی و حقوقی به بحران سیاسی، به چالشی مهم مبدل شده است.