این مرکز تحقیقات هسته‌ای با داشتن رآکتور هسته‌ای تحقیقاتی با قدرت 5مگاوات، آزمایشگاه‌های مجهز و تأسیسات لازم، نقش اصلی را در توسعه دانش فنی تولید و کاربرد رادیوداروها و چشمه‌های صنعتی در ایران داشته است.
مهم‌ترین فعالیت‌های این مرکز تهیه و تولید رادیوداروها و کیت‌های رادیودارویی، تهیه و تولید رادیوایزوتوپ برای کاربردهای صنعتی، تهیه و تولید کیت‌های رادیوایمونواسی جهت نشان‌گذاری هورمون‌ها و آنتی‌بادی‌ها و غربالگری کم‌کاری تیروئید نوزادان و فعالیت‌های پژوهشی رادیوداروها و رادیوایزوتوپ‌های صنعتی است. لازم به توضیح است که در سال1335، انستیتو علوم هسته‌ای که تحت نظارت سازمان مرکزی پیمان سنتو بود از بغداد به تهران منتقل شد و دانشگاه تهران، مرکزی را تحت عنوان مرکز اتمی دانشگاه تهران برای آموزش و پژوهش هسته‌ای پایه‌گذاری کرد.
چندی بعد در سال1337 به پیشنهاد دانشگاه تهران، ساخت یک رآکتور اتمی در دستور کار دولت قرار گرفت و تصویب شد. در همین راستا آیزنهاور، رئیس‌جمهور آمریکا، جهت تبلیغ طرح خود (اتم برای صلح) یک رآکتور اتمی به ایران داد. عملیات ساختمانی رآکتور دانشگاه تهران در سال1340 آغاز و در آبان‌ماه 1346 آماده کار شد و عملا مورد بهره‌برداری قرارگرفت.
ظرفیت این رآکتور 5مگاوات و از نوع آب سبک بود و تا سال1372 با سوخت اورانیوم با غنای بالا (93درصد) کار می‌کرد. سوخت رآکتور در سال1372 از درجه غنای بالا (93درصد) به درجه غنای پایین (حدود 20درصد) تبدیل شد.
مرکز تحقیقات کشاورزی کرج
این مرکز با استفاده از شتاب‌دهنده سیکلوترون، توانایی تولید رادیوایزوتوپ‌های گوناگون جهت کاربردهای پزشکی، کشاورزی و صنعتی را دارد. فعالیت‌های پژوهشی کشاورزی هسته‌ای در راستای استفاده صلح‌جویانه از انرژی هسته‌ای جهت کمک به حل مشکلات کشاورزی با امکانات آزمایشگاهی مجهز و پیشرفته در مرکز تحقیقات کشاورزی و پزشکی هسته‌ای کرج انجام می‌شوند.
رآکتور تحقیقاتی آب‌سنگین اراک
با افزایش طول عمر رآکتور تحقیقاتی تهران و مستعمل شدن تجهیزات و سیستم‌های مختلف آن، همانند سایر رآکتورهای مشابه در جهان، می‌بایست به فکر جایگزینی برای آن بود. از طرف دیگر، نیازمندی‌های روزافزون ایران به رادیوداروهای مختلف جهت مصارف تشخیص و درمان پزشکی و رادیوایزوتوپ‌های گوناگون برای کاربردهای صنعتی و تحقیقاتی و محدودیت‌های مختلفی که ایران حتی در ارتباط با تهیه و تأمین این قبیل رادیوایزوتوپ‌ها از منابع خارج از کشور روبه‌رو بوده است، سازمان انرژی اتمی را مصمم به احداث یک رآکتور تحقیقاتی جدید به منظور جایگزینی رآکتور تهران کرد. رآکتور تحقیقاتی جدید از نوع آب‌سنگین و با قدرت 40مگاوات بوده و موسوم به IR40 است. طراحی پایه این پروژه در سال2002 کامل شد و عملیات اجرایی ساخت آن که هنوز ادامه دارد، از سال2004 آغاز شد.
مجتمع تولید آب‌سنگین اراک
مجتمع تولید آب‌سنگین اراک در 4شهریور ماه 1385 توسط محمود احمدی‌نژاد افتتاح شد. بنا به اظهار رئیس وقت سازمان انرژی اتمی ظرفیت تولید این مجتمع ابتدا 8تن بود و در زمان افتتاح، ظرفیت آن به ۱۶تن آب‌سنگین با غنای 99/8درصد رسید. پروژه تولید آب‌سنگین اراک به‌عنوان یکی از شاخصه‌های دانش هسته‌ای، در پزشکی و به خصوص کنترل سرطان و کنترل بیماری ایدز نقش تعیین‌کننده‌ای دارد و به‌عنوان خنک‌کننده و کند‌کننده رآکتورهای آب‌سنگین نیز به کار می‌رود. با گشایش این واحد صنعتی، ایران به عنوان نهمین کشور دارای تجهیزات تولید آب‌سنگین جهان مطرح می‌شود.
کشورهای آرژانتین، کانادا، هند و نروژ نیز بزرگ‌ترین صادرکنندگان آب‌سنگین جهان هستند. شایان ذکر است که از هر ۶۵۰۰لیتر آب معمولی، تنها یک‌لیتر آب‌سنگین به دست می‌آید. آب‌سنگین در پژوهش‌های علمی در حوزه‌های مختلف از جمله زیست‌شناسی، پزشکی، فیزیک و... کاربردهای فراوانی دارد. برخی از کاربردهای آن عبارتند از: طیف‌سنجی تشدید مغناطیسی هسته، کند‌کننده نوترون، آشکارسازی نوترینو، آزمون‌های سوخت‌و‌ساز در بدن و تولید تریتیم.
نیروگاه اتمی بوشهر
در سال1353 قرارداد اولیه طراحی و ساخت 2واحد نیروگاهی در بوشهر با قدرت هر واحد 1300مگاوات بین سازمان انرژی اتمی و شرکت KWU آلمان منعقد شد. با پیروزی انقلاب اسلامی، اجرای این پروژه متوقف شد. در دی ماه1373 قرارداد تکمیل واحد یک نیروگاه اتمی بوشهر به صورت مشارکتی بین ایران و روسیه منعقد شد و در سال1377 بار دیگر قرارداد مورد بازبینی کلی قرار گرفت که طی آن تکمیل نیروگاه به صورت کلید در دست به شرکت اتم استروی اکسپورت روسیه محول شد. رآکتور مورد توافق با شرکت روسی از نوع رآکتورهای آب سبک تحت فشار با قدرت 1000مگاوات است.
راه‌اندازی نیروگاه اتمی بوشهر، بارها به‌دلیل فشارهای سیاسی آمریکا و برخی کشورهای غربی به تأخیر افتاد. با شروع بحران در موضوع هسته‌ای ایران با نیات سیاسی چند کشور، تحقق این هدف در هاله‌ای از ابهام فرو رفت و موج جدیدی از فشارها بر روسیه وارد شد.
با اتخاذ سیاست‌های درست که نتایج آن چیزی جز اثبات صلح‌آمیز بودن برنامه هسته‌ای ایران بر همگان نبود، مبانی اقدامات سیاسی این کشورها برای اعمال فشار بر ایران فروریخت. روسیه، بالاخره تصمیم به حمل سوخت هسته‌ای به نیروگاه بوشهر و راه‌اندازی آن گرفت. حمل سوخت بوشهر در تاریخ 9بهمن ماه 1386 کامل شد و بنابر اعلام مقامات روسی و مقامات سازمان انرژی اتمی کشورمان، این نیروگاه به زودی راه‌اندازی می‌شود و خواهد توانست برق هسته‌ای را وارد مدار برق کشور کند. از این‌رو، کشورمان سی‌و‌یکمین کشوری خواهد بود که به تولید برق هسته‌ای می‌پردازد.
نیروگاه اتمی در حال ساخت دارخوین
رئیس وقت سازمان انرژی اتمی در روز بیست فروردین1386 (روز ملی فناوری هسته‌ای و ورود ایران به مرحله غنی‌سازی صنعتی برای تولید سوخت هسته‌ای) اظهار داشت مراحل طراحی و ساخت نیروگاه بومی 360مگاواتی آب سبک با استفاده از امکانات بومی در دارخوین با شتاب پیگیری می‌شود.
معدن اورانیوم ساغند
پروژه ساغند یزد، نمود عینی فعالیت در زمینه استحصال اورانیوم از منابع طبیعی است. تأسیسات موجود در این کارخانه، اورانیوم را از عمق 350متری استخراج می‌کند.
کارخانه کیک زرد اردکان
اورانیوم استخراجی از معدن ساغند، در منطقه اردکان یزد پس از اعمال فرایندهای مختلف شیمیایی و فیزیکی به کیک زرد تبدیل می‌شود.
کارخانه UCF اصفهان
آنچه در اصفهان تحت عنوان پروژه UCF انجام می‌گیرد، تبدیل کیک زرد به هگزافلوراید اورانیوم (UF6)، اورانیوم فلزی و اکسید اورانیوم است.
کارخانه غنی‌سازی صنعتی نطنز
UF6 خوراک اصلی کارخانه غنی‌سازی است. این ماده در کارخانه نطنز برای تولید سوخت غنی‌سازی می‌شود.
کارخانه غنی‌سازی فوردو
در تاریخ 30/6/1388 برابر با 21/9/2009، جمهوری اسلامی ایران کارخانه غنی‌سازی نیمه صنعتی فوردو را به آژانس اظهار کرد. سازمان انرژی اتمی با صدور بیانیه‌ای اظهار داشت: جمهوری اسلامی ایران در راستای حفظ و برخورداری از حقوق مسلم خود در بهره‌برداری صلح‌آمیز از انرژی هسته‌ای، طی یک گام موفق جدید اقدام به ایجاد کارخانه نیمه‌صنعتی غنی‌سازی سوخت هسته‌ای دیگری کرده است. ایران اکنون با رعایت تمام جوانب از جمله پدافند غیرعامل در حال ساخت این تأسیسات است.
فعالیت‌های این تأسیسات همانند سایر تأسیسات هسته‌ای ایران، در چارچوب مقررات آژانس خواهد بود. آژانس بین‌المللی انرژی اتمی نیز با ارسال نامه‌ای به ایران در تاریخ 25سپتامبر (3 مهرماه)، از اقدام جمهوری اسلامی ایران برای ارائه اطلاعات مربوط به این سایت جدید، زودتر از تعهد قانونی خود، قدردانی کرد.
برابر اعلام رئیس سازمان انرژی اتمی، ایجاد تأسیسات جدید هسته‌ای اقدامی احتیاط‌آمیز بوده و هدف آن، تقویت مقابله با هرگونه تهدید نسبت به تأسیسات اتمی ایران است تا دشمن بداند جمهوری اسلامی ایران با اراده‌ای که دارد، اجازه توقف فعالیت‌های هسته‌ای‌اش را ولو برای یک لحظه هم نخواهد داد. میزان غنی‌سازی در این تأسیسات مانند تأسیسات نطنز خواهد بود. احداث تأسیسات جدید حدود یک‌سال‌و‌اندی پیش آغاز شد و تاکنون هیچگونه ماشین و مواد رادیواکتیوی در آن وارد نشده است.
طبق مقررات آژانس، هیچ ضرورتی به اعلام خبر مربوط به این تأسیسات وجود نداشت و ما می‌توانستیم آن را اعلام نکنیم، اما ما به خاطر بحث اعتمادسازی و شفاف‌سازی این را بسیار زودتر از زمان مقرر اعلام کردیم. لازم به توضیح است که برابر تفاهم ایران و آژانس، بازرسان آژانس در آبان1388 (25 نوامبر 2009) از این تأسیسات بازدید و اجرای تعهدات مربوطه ایران را تأیید کردند.
کارخانه تولید میله سوخت (ZPP) اصفهان
در این کارخانه با استفاده از فلز مخصوص زیرکونیوم، میله‌های سوخت تولید می‌شوند.
کارخانه تولید سوخت (FMP) اصفهان
آخرین و حساس‌ترین حلقه مربوط به چرخه تولید سوخت هسته‌ای، برعهده این کارخانه قرار گرفته است. در این بخش، تولید انواع مجتمع‌های سوخت مورد نیاز رآکتورهای تحقیقاتی و نیروگاه‌های تولید برق هسته‌ای در دستور کار قرار گرفته است.
براساس برنامه‌‌ریزی انجام شده، کارخانه FMP سالانه قادر خواهد بود 10تن سوخت طبیعی برای به کارگیری در رآکتور تحقیقاتی آب‌سنگین 40مگاواتی اراک و 30تن سوخت غنی شده با غنای حداکثر 5درصد برای استفاده در رآکتورهای هسته‌ای آب‌سبک تحت فشار از قبیل نیروگاه 360مگاواتی دارخوین یا نیروگاه‌های قدرت دیگر تولید کند. همچنین این کارخانه قابلیت افزایش ظرفیت برای تولید سوخت مورد نیاز 2هزار و 360مگاوات برق هسته‌ای را طی برنامه پنجم توسعه داراست.
