氦-3等同位素氣體的分離主要方法有氣體擴(kuò)散法離子交換法、氣體離心法，另外還有蒸餾法、電解法、電磁法、電流法等，其中以氣體擴(kuò)散法最成熟。“濃縮”的使用涉及旨在提高某一元素特定同位素豐度的同位素分離過(guò)程，例如從天然鈾生產(chǎn)濃縮鈾或從普通水生產(chǎn)重水。

氣體擴(kuò)散法

這是商業(yè)開(kāi)發(fā)的第一個(gè)濃縮方法。該工藝依靠不同質(zhì)量的同位素在轉(zhuǎn)化為氣態(tài)時(shí)運(yùn)動(dòng)速率的差異。在每一個(gè)氣體擴(kuò)散級(jí)，當(dāng)高壓氣體透過(guò)在級(jí)聯(lián)中順序安裝的多孔鎳膜時(shí)，其輕分子氣體的氣體更快地通過(guò)多孔膜壁。這種泵送過(guò)程耗電量很大。已通過(guò)膜管的氣體隨后被泵送到下一級(jí)，而留在膜管中的氣體則返回到較低級(jí)進(jìn)行再循環(huán)。在每一級(jí)中，濃度比僅略有增加。濃縮到反應(yīng)堆級(jí)的鈾-235豐度需要1000級(jí)以上。

氣體離心法

在這類(lèi)工藝中，氣體被壓縮通過(guò)一系列高速旋轉(zhuǎn)的圓筒，或離心機(jī)。同位素重分子氣體比輕分子氣體更容易在圓筒的近壁處得到富集。在近軸處富集的氣體被導(dǎo)出，并輸送到另一臺(tái)離心機(jī)進(jìn)一步分離。隨著氣體穿過(guò)一系列離心機(jī)，其同位素分子被逐漸富集。與氣體擴(kuò)散法相比，氣體離心法所需的電能要小很多，因此該法已被大多數(shù)新濃縮廠所采用。