同位素分离级联理论（isotope separation cascade theory），工学-核技术-核能技术-核燃料循环-前段，达到一定产量和同位素丰度要求而将分离单元进行串联或并联的同位素分离理论。简称级联理论。一般来说，一个分离单元的分离能力有限，无法满足分离同位素的要求。级联理论就是研究级的浓缩效应如何倍增，包括简单级联、逆流再循环级联和矩形级联等多种级联模式。对于可逆同位素分离过程，如精馏、化学交换，达到平衡时可得到最大的丰度差，这时的状态称平衡级或理想状态。一个平衡级是指可逆过程能达到理想分离状态的级，因此也称理想级。一个级联上的所有各点的流量和丰度都不随时间而变时称为稳态，又称为定常态，数学上表示为：在气体扩散法中，每一个分离单元包括一个压气机、一个扩散器和一个以除去压缩过程产生热量的热交换机。富集的UF6产物从某一级联末端收集，而废弃的UF6从另一级联末端排出。要将235U从天然丰度0.711%提高到3%左右，需要将约1400个分离单元串联起来。