이중에서 ‘한미 원자력 협정’은 “원자력의 민간이용에 관한 대한민국 정부와 미합중국 정부간의 협력을 위한 협정”을 의미한다. 이 조약은 1956년에 처음으로 체결된 뒤, 연구용 원자로 도입을 계기로 1958년 3월 14일 제1차로, 1965년 7월 30일 제2차로 개정된 바 있다. 이후 1972년 발전용 원자로 도입을 계기로 동년 11월 24일 새로운 협정으로 대치되고, 1974년 5월 15일 새로 개정된 협정이 발효되어 지금까지 지속되어 왔으며, 2014년에 효력이 만료될 예정이다. 본 협정은 총 15조로 구성되어 있는데, 핵연료 활용과 관련한 사항은 제8조와 제10조에 포함되어 있다. 구체적으로 제8조 C항에 따르면 미국이 제공한 핵물질 재처리는 양 당사자가 공동으로 결정 및 수락하는 시설 내에서 재처리 또는 변형을 하도록 되어 있다. 또한 제8조 E항에 따르면 양도된 물질을 사용한 후 생산된 특수 핵물질이전이 가능한 경우는 미국과의 적절한 협력 협정을 보유하고 있거나 양당사자(미국과 한국)가 수락할 수 있는 안전 조치 하에서 동 특수핵물질을 평화적 목적으로 사용할 것을 보장하는 경우로 되어 있다. 그리고 제10조 (3)항에서는 양도된 장비와 장치, 그리고 물질은 미국이 동의하지 않는 한 제3자에게 양도될 수 없는 것으로 되어 있다. 즉 우리나라는 미국의 동의 없이 우라늄의 농축이나 사용 후 연료를 재처리 할 수 없게 되어 있으며, 미국은 이를 허락하지 않고 있다.