Chỉ cần 4 kg uranium để cung cấp điện tàu ngầm hạt nhân trong 30 năm mà không cần nạp nhiên liệu. Các lò phản ứng được sử dụng trong tàu ngầm hạt nhân dựa trên uranium (HEU), chứa 90% uranium-235 hoặc nhiều hơn. Uranium làm giàu này có thể tạo ra một lượng lớn năng lượng với số lượng nhỏ.
4-5 kg uranium làm giàu có thể cung cấp cho tàu ngầm hạt nhân trong vài thập kỷ, khi phản ứng phân hạt nhân tạo ra một lượng năng lượng lớn. Năng lượng được sản xuất bởi sự phân chia của một kg uranium-235 tương đương khoảng 24.000.000 kglowatt-giờ.
Việc sử dụng nhiên liệu hiệu quả trong lò phản ứng hạt nhân và thiết kế lò phản ứng chính nó loại bỏ nhu cầu thay thế nhiên liệu thường xuyên. Tàu ngầm hạt nhân không yêu cầu thay thế nhiên liệu trong 20-30 năm, đây là một lợi thế công nghệ đáng kể cho các nhiệm vụ lâu dài của họ.
Đây là lý do tại sao tàu ngầm hạt nhân có tính tự chủ lớn hơn tàu ngầm điện diesel thông thường.