O combustível nuclear é composto principalmente de material físsil, como o urânio-235 ou o plutônio-239, que pode ser utilizado em reatores nucleares para gerar energia por meio de reações nucleares em cadeia controladas. O material físsil geralmente está na forma de pequenas pelotas ou varetas, que são empilhadas para formar conjuntos de combustível.

Normalmente, o combustível nuclear consiste nos seguintes componentes:

1. Material Físsil: O principal ingrediente do combustível nuclear é o material físsil. Este é o material que sofre fissão nuclear, liberando grandes quantidades de energia. O material físsil mais comum usado em reatores nucleares comerciais é o urânio-235 (U-235). Outros materiais físseis, como o plutônio-239 (Pu-239), também podem ser utilizados.

2. Material Fértil: O combustível nuclear contém frequentemente um material fértil, que é capaz de ser convertido em material físsil através da captura de neutrões e subsequente decaimento radioactivo. O material fértil mais comum usado em reatores nucleares é o urânio-238 (U-238). O U-238 não é físsil por si só, mas quando captura um nêutron, é convertido em plutônio-239 físsil.

3. Revestimento: Os materiais físseis e férteis são encapsulados em uma camada protetora chamada revestimento. Este revestimento serve vários propósitos:

- Impede que materiais radioativos escapem para o refrigerante do reator.
- Permite que o combustível seja manuseado e transportado com segurança.
- Ajuda a manter a estrutura e integridade do combustível sob as condições extremas presentes no interior de um reator nuclear.

O material de revestimento é normalmente um metal resistente à corrosão, como uma liga de zircônio.

4. Moderador de nêutrons: Em alguns projetos de reatores, um moderador de nêutrons é usado para desacelerar os nêutrons produzidos durante a fissão nuclear. Isto é importante porque os nêutrons mais lentos têm maior probabilidade de serem capturados por material fértil, aumentando a produção de material físsil e melhorando a eficiência de combustível do reator. Moderadores de nêutrons comuns incluem água comum, água pesada e grafite.

5. Absorvedor de nêutrons: O combustível nuclear também pode conter absorvedores de nêutrons, que são materiais que capturam nêutrons prontamente e ajudam a controlar a taxa das reações nucleares em cadeia. Os absorvedores de nêutrons são normalmente feitos de materiais como cádmio, boro e háfnio.

A composição e o design do combustível nuclear podem variar dependendo do tipo específico de reator nuclear e das características de desempenho desejadas.