ยูเรเนียมไดออกไซด์ ผงที่เป็นธรรมชาติที่เกิดขึ้นในแร่ยูเรนิไนท์

ยูเรเนียมไดออกไซด์ ใช้ในแท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ เป็นส่วนผสมของยูเรเนียมและพลูโทเนียมออกไซด์ จะใช้เป็นเชื้อเพลิง MOX

ยูเรเนียมไดออกไซด์ ของแข็งมีโครงสร้างไอโซโทปที่มี (มีโครงสร้างเหมือนกับ) ฟลูออไรต์ (แคลเซียมฟลูออไรด์) ซึ่งแต่ละ U ล้อมรอบด้วย O เพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุดแปดตัวในการจัดเรียงลูกบาศก์ นอกจากนี้ไดออกไซด์ของซีเรียม ทอเรียม

และธาตุทรานส์ยูเรนิกจากเนปทูเนียมถึงแคลิฟอร์เนียมมีโครงสร้างเหมือนกัน ไม่มีไดออกไซด์ที่เป็นองค์ประกอบอื่นใดที่มีโครงสร้างฟลูออไรต์ เมื่อหลอมเหลว การประสาน U-O เฉลี่ยที่วัดได้จะลดลงจาก 8 ในของแข็งที่เป็นผลึก (UO8 ลูกบาศก์) เหลือ 6.7 ± 0.5 (ที่ 3270 K)

ในการหลอม แบบจำลองที่สอดคล้องกับการวัดเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าการหลอมประกอบด้วยหน่วยโพลีฮีดรัล UO6 และ UO7 เป็นส่วนใหญ่ โดยที่ประมาณ 2⁄3 ของการเชื่อมต่อระหว่างโพลีเฮดราเป็นการแบ่งปันมุม และ 1⁄3 เป็นการแบ่งปันขอบ