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둘째, 더욱 직접적인 성과는 무기용 핵물질의 실질적인 감축이다. 우크라이나, 남아공, 폴란드, 체코 등 8개국이 핵무기 19개 분량인 HEU 480kg을 완전히 포기하여 새로이 ‘고농축우라늄-프리’ 국가가 되었다. 미·러는 55톤의 무기용 고농축우라늄을 희석한 데 이어, 68톤의 무기용 플루토늄을 추가로 제거할계획이다. 이러한 플루토늄 처분 협정이 이행될 경우, 핵무기 17,000여 개를 제조할 수 있는 핵물질이 제거되는 셈이다. 또한 참가국들은 HEU 사용 최소화를 위한 자발적 조치를 2013년까지 발표, HEU 핵연료 대체 기술 개발, 고농축 우라늄용 연구로의 저농축용 전환, HEU 타겟을 이용한 의료용 동위원소 생산을 2015년까지 중단하는 등 이행조치에 합의하거나 자발적 공약을 발표했다. 한국은 고농축우라늄 핵연료를 저농축용으로 대체하는 데 필요한 고밀도 저농축우라늄 핵연료 제조기술을 다자공동사업에 제공하기로 공약하여, 우리의 원천 핵안보 기술력을 과시하였다.
무기용 핵물질 감축이 성과를 보면, 체코 등 8개국은 ‘고농축우라늄-프리’ 국가가 되었고 미·러는 고농축우라늄을 희석, 무기용 플루토늄을 추가로 제거할 것이며, 참가국들은 HEU 사용 최소화를 발표했고 한국은 핵연료 제조기술을 다자공동사업에 제공하기로 하였다. 