طاقة نووية
ويمكن تخصيب اليورانيوم بعدة طرق. ففي برنامج تصنيع الأسلحة النووية بأمريكا يتبع طريقة الانتشار الغازي باستغلال النفاذية المختلفة لكل من يورانيوم-235 ويورانيوم-238 في المواد. يتم ذلك بتحويل اليورانيوم الطبيعي (نسبة يورانيوم-235 فيه 7و0% فقط) إلي غاز هكسافلوريد اليورانيوم Uranium Hexafluoride ثم يضخ خلال حاجز مسامي يسمح لذرات يورانيوم-235 بالمرور خلاله بسرعة أكبر من سرعة نفاذية بقية ذرات اليورانيوم، وبتكرار هذه العملية في عدة دورات يرتفع تركيز اليورانيوم-235 إلى نحو 90% فيصلح لصنع الأسلحة النووية، وهذا ما اتبعته الولايات المتحدة الأمريكية خلال الحرب العالمية الثانية]] لصنع قنبل هيروشيما. إما الصين وفرنسا وبريطانيا والإتحاد السوفيتي فقد لجؤا إلي طريقة تخصيب اليورانيوم بطريقة الطرد المركزي لغاز هكسافلوريد اليورانيوم بسرعة عالية بدلا من طريقة الانتشار الغازي، وهذا ما تتبعته إيران حاليا لتخصيب اليورانيوم. وطبقا لهذه الطريقة يحول اليورانيوم الطبيعي إلى غاز هكسافلوريد اليورانيوم بالتسخين ثم يدخل في آلة طرد مركزي تدور بسرعة كبيرة. وبتاثير قوة الطرد المركزي تتجه ذرات اليورانيوم الأثقل يورانيوم-238 إلى حافة أسطوانة الطرد المركزي، بينما تبقى ذرات اليورانيوم-235 (الأخف) في وسط الأسطوانة، ويتركز اليورانيوم-235 في وسط الأسطوانة فيـُسحب ويُفصل. وتستخدم هذه الطريقة لتخصيب اليورانيوم أيضا في الهند وباكستان وإيران وكوريا الشمالية، وهي تختصر الطاقة المستخدمة للتخصيب عن طريقة النفاذية الغازية.
مشروع Y
بعد أن أعاد أوبنهايمر تنظيم مختبر لوس ألاموس في تموز (يوليو) 1944، كان العمل على سلاح اليورانيوم من نوع المدفع مركّزاً في مجموعة فرانسيس بيرتش O-1. كان هذا المفهوم متّبعاً بحيث أنه في حالة الفشل في تطوير قنبلة انفجارية، فإنه يمكن استخدام اليورانيوم المخصب على أقل تقدير. من ذلك الوقت فصاعداً، كان يجب العمل على نوع المدفع باستخدام اليورانيوم المخصب فقط، وقد أتاح هذا تصميم قنبلة "الرجل النحيف"، لتكون نموذجاً مبسّطاً إلى حدٍ كبير. لم يعد هناك حاجة لمدفع عالي السرعة، بل كان بالامكان استبداله بسلاح أبسط، أقصر بما فيه الكفاية ليلائم قنبلة B-29. سمي التصميم الجديد بقنبلة الولد الصغير.
بعد عدّة محاولات، وصلت أول شحنة من اليورانيوم المخصب قليلاً (13-15% يورانيوم-235) إلى أوك ريدج في آذار (مارس) 1944. بدأت شحنات اليورانيوم المخصب بالوصول في تموز (يونيو) 1944. كانت التجارب الحرجة ومرجل الماء ذات أولوية، لذا لم يتسلم علماء المعادن أي عينات حتى آب (أغسطس) 1944. في غضون ذلك، أجرى القسم CM تجارب باستخدام هيدريد اليورانيوم. اعتبر القسم T ذلك كمادّة نشطة محتملة. كانت الفكرة أن قدرة الهيدروجين كمسؤول نيوتروني ستعوّض فقدان الكفاءة، لكن وكما ذكر بيث لاحقاً، فإن كفائتها كانت لا تذكر أو كما قال فينمان، هي كفاءة قليلة، تم إسقاط الفكرة بحلول آب (أغسطس) 1944.
طوّر مشروع فرانك سبيدينغ (مشروع أميس) عملية أميس، وهي طريقة لإنتاج معدن اليورانيوم في نطاقٍ صناعي، لكن سيريل ستانلي سميث، القائد المنتسب لقسم التعدين، كان قلقاً حيال استخدام اليورانيوم عالي التخصيب بسبب الخطر المترتب على تشكيل كتلة حرجة. كان اليورانيوم عالي التخصيب أكثر قيمة من اليورانيوم الطبيعي، وقد أراد سيريل تجنّب خسارة حتى لو مليغرام واحد منه. وظّف سيريل ريتشارد بيكر، وهو كيميائي سبق وعمل مع سبيدينغ، وعملا معاً على تكييف عملية أميس لاستخدامها في مختبر لوس ألاموس. في شباط (فبراير)، أنجز بيكر وفريقه عشرين عملية تخفيض لـ360 غرام وسبعة وعشرين عملية تخفيض لـ500 غرام باستخدام رباعي فلوريد اليورانيوم المخصب.