原子弹装的核燃料主要为铀235或钚239，分别称为铀弹和钚弹。天然铀矿石中铀235仅占0.7％，为获取高纯度铀 235，通常要采用物理方法把 天然铀矿石中的铀238分离出来，不断提高铀235的浓度。当铀235的浓度达到90％以上，就可以满足核武器的要求。美国在广岛投掷的原子弹就是铀弹。我国的第一枚原子弹 也是铀弹。 钚239是铀238经过中子必须吸溃变的。通常钚239需要对反应堆核溶解进行后处理才能提取。钚弹中钚239的浓度达到93％以上。用钚作核燃料可提高核武器的比威力 （威力质量比）。由于钚239的获得相对容易，一些实力不强的国家通常会先合格钚弹。

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