核体积效应是由同位素的原子核大小和形状的不同而引起基态电子能不同的同位素分馏现象,它是重元素稳定同位素体系独特的现象.核体积效应改变了一些同位素的传统认识,是未来涉及第五、六周期的重元素稳定同位素分馏研究不可或缺的部分.同位素原子核大小和形状不同直观地体现为"在核电子密度"不同，从而导致基态电子能不同。因此，对于同位素交换反应（A′Y+AX=A′X+AY）,计算结果显示核体积效应能引起气相和液相的U同位素体系非常大的平衡分馏。室温下，核体积效应引起的238U/235U分馏能够达到-4.43‰（U(VI)vs.U(IV)）和-1.68‰（U(IV)vs.U(III)）。U(IV)物种相对于氧化态-U(VI)物种富集重同位素（238U）,相对于还原态-U(III)物种富集轻同位素（235U），这与最近报导的实验结果吻合。相比于气相体系而言，固相的U同位素体系的平衡分馏要小一些。计算还发现，核体积效应不仅可以引起大的平衡分馏，还可以引起非常可观的动力学分馏。