2000年1月到3月，韩国科学家又至少三次利用激光浓缩技术，将200毫克铀-235浓缩至接近武器级的77%。这一事实直到2004年国际原子能机构在视察韩国原子能研究所秘密核浓缩实验设施时才被发现。韩国政府声称，相关研究是在其不知情的情况下进行的，国际原子能机构随后对韩国的核研究活动展开全面调查，并在2004年11月11日发布的报告中将此描述为“严重关切”的问题。美国科学家联合会网站称，想要制造一枚核弹头，至少需要15-25公斤武器级的铀-235或者7-10公斤钚-239。韩国事实上已经掌握了相关核浓缩技术，只是没有进行大规模生产。
“足以制造4000枚核弹头”
当前韩国20多座核反应堆使用的核燃料均需要由海外进口，这些民用核燃料无法直接用于制造核武器，但核电站使用后的核燃料（乏燃料）却是提取铀-235和钚-239的重要来源。美韩于1973年签署的核能协定要求“韩国对特殊核物质进行再处理或是改变核燃料的形态和内容时需事先征得美国的同意”，这被认为是美国禁止韩国对乏燃料进行研究和开发。韩国方面经过4年多的谈判，于2015年终于与美国达成了新的核能协定，其中不再包含禁止韩国进行核浓缩和乏燃料再处理的明文规定。
由于韩国在数十年间储备了数量庞大的乏燃料，美国有线电视新闻网（CNN）称，如果韩国决定建造核武器，从中提取出的武器级核材料理论上足以制造4000枚核弹头。但当前韩国还没有武器级钚或铀的库存，为此韩国首先必须大批量建造离心机进行核浓缩，“需要至少两年的时间才能生产出足够的武器级核材料”。
“北纬38度”网站称，拥有足够武器级核材料后，下一步是设计、制造和测试核武器。报道认为，韩国有足够的技术能力应对制造核弹的所有科学和工程挑战，但想要证明核武器的实际性能，必然需要进行核试验，韩国狭小的国土面积使得进行任何核试验都会遭遇国内外的强烈反对。
美国“动力”网站则表示，想要构成有效核威慑，韩国还需要把核弹头小型化，并集成到弹道导弹、巡航导弹、潜射导弹或轰炸机等运载平台。韩国拥有“玄武-2/4”系列弹道导弹和“玄武-3”巡航导弹，理论上均可以携带小型核弹头。特别是2020年首次试射的“玄武-4”弹道导弹可以携带重达2吨的战斗部，非常适合于改装为核弹头载具。但报道称，要将核弹头集成到这些武器平台上仍有大量工作要做。特别是核弹头的组装、拆卸和部署存在重大的安全和安保风险，韩国必须自行摸索，并建立一套严格的核武器指挥和控制体系。