物理分离实验室主要从事同位素分离技术及应用、离心机械与机电控制、低温等离子体科学与技术等领域的研究。

同位素分离与应用方向专注于核燃料循环与材料领域的人才培养和科学研究。结合我国核燃料产业的需求，主要研究稳定同位素的离心法和激光法分离及其应用、铀同位素分离相关理论。离心机械与机电控制方向是材料、机械、电子、控制和传感技术等多学科的交叉学科，致力于气体离心机、主动磁轴承、民用离心机以及其它高速旋转机械的研究和应用。

几十年来，研究所承担并完成了多项国家重点科技攻关项目，国家自然科学基金面上项目、航天基金、核工业基金、专项科研任务等数十个课题和专题，解决了一系列同位素分离过程中的难题，获各种国家级和部级奖励四十余项，为国家培养了大批核燃料循环的骨干人才，促进了我国核燃料事业的发展.

电磁轴承