核子武器研究計畫在中華民國的發展一直是個爭議問題，因為中華民國曾經向加拿大進口了一台4000萬瓦特的重水反應爐供中山科學研究院使用。為了提煉出高純度的濃縮鈾，中華民國首先以供核電站使用為由，從國外進口作為發電原料的濃縮鈾。由於核電站使用的濃縮鈾純度一般是3％至5％之間，而生產原子彈至少要達到純度90％以上，必須設法進口原料以提煉出核彈需要的更高純度的濃縮鈾，為此中華民國于1971年12月宣佈退出國際原子能委員會。

自70年代後，美國對中華民國的舉動有了警覺，對其核計劃的限制也日益加緊。1972年1月台灣核能研究所的重水反應堆首次達到臨界點，9月燃料原件廠完工，都引起美國注意，尼克森曾威脅要派人去臺拆除核處理設施。中華民國在美國的壓力下，被迫由蔣經國出面，公開承諾不從事核武器研究發展。雖遭受挫折，但中華民國仍在加緊核武研製步伐。直到1976年，國際原子能機構按核計劃對中華民國的核設施進行檢查，發現500多克鈽不翼而飛。同時檢查人員還發現中華民國的钚燃料化學試驗室竟然也能生產鈽金屬，並且用的是美國提供的鈾來運作。考慮到事態非常嚴重，美國務院台灣事務科科長李文（Surlon Levin）以國務卿基辛格的名義訓令安克志大使向華駐美大使沈劍虹交涉抗議，安克志再度表示美方對中華民國信守承諾不從事核武器研究發展的懷疑。在美國和國際社會的強大壓力下，中華民國首次秘密發展核武器才迫不得已而告終。

70年代後期，在蔣經國執政後啟動了第二次發展核武計劃。這一次中華民國汲取教訓，在高度保密的情況下開始研製核武器，核武研製計劃進展得頗為順利。中華民國在1979年至1980年短短兩年內，先後興建了磷酸提鈾先導工廠、壓水式反應器燃料束先導工廠、磷酸提鈾工廠、氧化鈾提純轉化實驗工廠、動力用反應器燃料先導廠、伽馬射線照射廠，並完成了600兆瓦肯都型重水壓水式反應器的概念設計。1985年成功製造了氧化鈾及燃料丸。1987年致力研發雷射鈾濃縮技術[2]，到年底內部估計只差一兩年時間就可以製造出原子彈。

1988年1月9日中科院研究核能的張憲義棄職赴美，並向美國政府提供了台灣研製核武器的資料，美方立即向中華民國施壓，要求終止其核武器發展計劃。1月13日，蔣經國在獲知此事後的當天下午因心臟病逝世。即使早已在美國的掌握之中，但美方仍以違反過去的承諾為由質問台灣。剛上任的李登輝再度承諾不發展核武器，然而1月18日美國會同國際原子能總署到中科院核研所突擊檢查，沒收了中科院核研究所的重要資料，對發展核武的鈽實驗室進行灌漿，把價值18.5億美元的重水反應爐改裝成只能用於試驗的輕水反應爐[3]，同時搬回台灣核反應堆裡的重水，1988年到1991年清點核燃料棒數量并全部運回美國[4]，當時有六九九根燃料棒以乾式貯存存放，處理過程中因部分燃料棒護套年久劣化，燃料棒中的金屬鈾跟水氣經過擦撞產生氫氣，要抽出燃料棒時前後共發生六次氫爆、一次大火，歷經三年左右的時間才順利取出空運至美國[5]，但氫爆後放射性物質已流到核研所下方國有地[6][7]。此後美國每年都會到核研所來檢查三次，美方聲稱強制執行是要讓中華民國遵守《核不擴散條約》，避免加劇臺灣海峽的緊張局勢。