Was sind die nächsten Verfahrensschritte nach der Urananreicherung? Das Uranhexafluorid wird in Urandioxid umgewandelt. Das Urandioxid wird zu Tabletten gepresst und zu einer Keramik gesintert. So entstehen ca. 1 cm lange und 9 mm breite Pellets. Die Pellets werden in Brennstäbe gefüllt und gasdicht eingeschlossen.

Das obige Bild zeigt den typischen Aufbau von zylinderförmigen Brennstäben: Die Stäbe haben z. B. eine Länge von 4,17 m und einen äußeren Durchmesser von ca. 11 mm. Die Umhüllung besteht aus einer gasdichten Zirkonium-Legierung, auch Zircaloy genannt, mit einer Wandstärke von 0,65 mm. Die Brennstäbe sind mit Endkappen verschlossen. Eine Druckfeder drückt von oben auf die Pellets und hält sie in einer Säule fest zusammen. Der dadurch oberhalb des Kernbrennstoffs geschaffene Raum dient zur Sammlung der bei der Kernspaltung entstehenden Edelgase und der leicht flüchtigen Spaltprodukte.

Je nach Reaktorbauart werden ca. 50 bis 200 Brennstäbe zu Brennelementen zusammengebaut. Ein typisches Brennelement enthält ungefähr eine halbe Tonne Uran. Ca. 200 Brennelemente befinden sich in einem Druckwasserreaktor (siehe Reiter Druckwasserreaktor), so dass sich bis über 100 Tonnen Uran im Reaktorkern befinden.

Die Brennstäbe können ca. 3 Jahre benutzt werden, bis sie abgebrannt sind. Sie enthalten dann nur noch knapp 1% U-235. Üblicherweise wird jedes Jahr ein Drittel der Brennstäbe gegen neue ausgetauscht. Die abgebrannten Brennstäbe werden über mehrere Jahre im Abklingbecken, das sich in der Nähe des Reaktorkerns befindet, gelagert. Im Abklingbecken bleiben die Brennelemente solange, bis die Temperatur und die Strahlung so stark abgenommen haben, dass die Brennelemente in ein Zwischenlager transportiert werden können.