Kärnbränsle är det material, oftast anrikat uran eller plutonium, som används för att initiera och upprätthålla en kontrollerad kärnklyvningskedjereaktion i en kärnreaktor. Detta bränsle omvandlas under processen till använt kärnbränsle. Det är avgörande för energiproduktion i kärnkraftverk och måst.