二氧化鈾或氧化鈾 (UO_{2)，也稱為鈾或氧化鈾，是鈾的氧化物，是一種黑色、具有放射性的結晶粉末， 天然存在于礦物鈾礦中。 它用于核反應堆中的核燃料棒。 鈾和钚二氧化物的混合物用作 MOX 燃料。 1960年以前，它被用作陶瓷釉料和玻璃的黃色和黑色。}

二氧化鈾是用氫還原三氧化鈾制得的。

UO3 + H2 → UO2 + H2O 在 700°C (973K)

該反應在通過核后處理和鈾濃縮生產核燃料方面發揮著重要作用。

該固體與螢石（氟化鈣）同構（具有相同的結構），其中每個 U 都被立方排列的八個 O 最近鄰包圍。 此外，鈰、釷和從镎到锎的超鈾元素的二氧化物具有相同的結構。 沒有其他元素二氧化物具有螢石結構。 熔化后，測得的平均 U-O 配位從結晶固體（UO8 立方體）中的 8 降低到熔體中的 6.7±0.5（在 3270 K 時）。 與這些測量一致的模型顯示熔體主要由 UO6 和 UO7 多面體單元組成，其中多面體之間大約 2?3 的連接是角共享，1?3 是邊共享。

• 二氧化鈦
• 燒結二氧化鈾芯塊

二氧化鈦與氧氣接觸被氧化成八氧化三鈾。

3 UO2 + O2 → U3O8 在 700°C (970K)

由于二氧化鈾的電化腐蝕控制著用過的核燃料的溶解速率，因此二氧化鈾的電化學得到了詳細研究。 有關詳細信息，請參閱乏核燃料。 水會增加钚和鈾金屬的氧化速度。

二氧化鈦與碳接觸后碳化，形成碳化鈾和一氧化碳。

UO 2 + 4 C ? UC 2 + 2 CO {\displaystyle {\ce {UO2 \ + \ 4C -> UC2 \ + \ 2CO}}} 。

這個過程必須在惰性氣體下進行，因為碳化鈾很容易被氧化回氧化鈾。

UO2 主要用作核燃料，特別是 UO2 或 UO2 和 PuO2（二氧化钚）的混合物，稱為混合氧化物（MOX 燃料），在核反應堆中以燃料棒的形式存在。

請注意，與鈾、氮化鈾、碳化鈾和鋯包殼材料相比，二氧化鈾的熱導率非常低。 這種低導熱性會導致燃料芯塊中心的局部過熱。 下圖顯示了不同燃料化合物的不同溫度梯度。 對于這些燃料，熱功率密度相同，所有顆粒的直徑也相同。

• 氧化鈾燃料芯塊
• 俄羅斯一家工廠用于生產二氧化鈾燃料芯塊的原材料容器
• 金屬鋯和二氧化鈾的熱導率隨溫度的變化

在第二次世界大戰之前，氧化鈾（urania）被用來給玻璃和陶瓷上色，直到發現放射性的應用，這是它的主要用途。 1958 年，美國和歐洲的軍方再次允許其作為貧鈾進行商業用途，并且再次開始以更有限的規模使用。 以氧化鈾為基礎的陶瓷釉在還原燒制或使用二氧化鈾時呈深綠色或黑色； 更常見的是，它用于氧化以產生明亮的黃色、橙色和紅色釉料。 橙色的 Fiestaware 是帶有鈾色釉面的著名產品示例。 鈾玻璃呈淡綠色至黃色，通常具有強烈的熒光特性。 鈾也被用于搪瓷和瓷器的配方中。 可以使用蓋革計數器確定 1958 年之前生產的釉料或玻璃是否含有氧化鈾。

在意識到輻射的危害之前，鈾被用于假牙和假牙中，因為其輕微的熒光使假牙在各種光照條件下看起來更像真牙。

貧化二氧化鈾 (DUO2) 可用作輻射屏蔽材料。 例如，DUCRETE 是一種重混凝土材料，其中礫石被二氧化鈾骨料代替； 該材料被研究用于放射性廢物桶。 桶也可以用DUO2-鋼金屬陶瓷制成，這是一種復合材料，由作為輻射屏蔽的二氧化鈾、作為中子輻射吸收劑和減速劑的石墨和/或碳化硅以及作為基體的鋼組成，具有高導熱性 可以輕松去除衰變熱。