韩国一直采用开放的燃料循环方式，不进行浓缩或再处理，这是根据其1973年与美国签订的核合作协议条款所规定的。该协议于2015年6月续签。

韩国的核燃料用铀来自哈萨克斯坦、加拿大、澳大利亚、尼日尔等地——2017年需要4730吨铀，预计到2020年将需要5300吨铀。韩国电力公司（KEPCO）旗下的韩国资源公司（KORES）已宣布，打算在非洲和南美洲的铀矿和铜矿进行大量投资。2009年，KORES收购了Trendfield Holdings在尼日尔Azelik矿业有限公司（SOMINA）5%的股份，该公司是尼日尔政府（持股33%）和中核集团（持股37.2%）的合资企业，拥有尼日尔的Azelik/Teguidda矿。

2007年，由KORES、韩华集团、韩国电力公司和SK能源组成的韩国财团收购了加拿大萨斯喀彻温省北部阿萨巴斯卡盆地东南部CanAlaska铀公司的克里东项目50%的股份。然而，2017年5月，CanAlaska宣布已同意通过回购协议收购韩国财团在该项目的50%股份。

2010年，韩国电力公司（KEPCO）与法国阿海威公司（Areva）签署了一项协议，根据该协议，这家韩国公司获得了尼日尔伊莫拉伦铀矿10%的股份。该矿场的作业于2015年“因等待更有利的市场条件”而暂停。运营公司由奥若诺扩张公司（Orano持股86.5%，KEPCO/KHNP持股13.5%）持股66.65%，尼日尔政府持股33.35%。

2009年6月，韩国电力公司（KEPCO）收购了Denison Mines 17%的股份，并达成了一项协议，每年购买Denison高达20%的U3O8产量。KEPCO在Denison的股份于2016年转让给其子公司韩国水电核电公司（KHNP），截至2017年12月，持股比例为10.42%。KHNP还是韩国Waterbury铀业有限合伙企业（KWULP）财团的多数成员，截至2017年12月，该财团持有Denison Waterbury Lake铀业公司40%的股份和Denison Waterbury Lake铀业有限合伙企业35.78%的股份。

2011年8月，韩国电力公司（KEPCO）与加拿大的斯特拉特莫尔矿业公司（Strathmore Minerals）达成协议，收购斯特拉特莫尔14%的股份，以资助其在美国怀俄明州加斯山铀矿勘探。斯特拉特莫尔于2013年被能源燃料公司（Energy Fuels）收购。

韩国没有已知和量化的铀资源，尽管总部设在珀斯的Stonehenge Metals收购了拥有大进铀矿矿权的崇马矿业公司（Chong Ma Mines），该矿由韩国能源资源研究所（KIER）在1986年的一份报告中确定。2011年宣布，该矿拥有符合JORC标准的推断资源量2.5万吨铀（品位0.027%）。计划从2015年开始开采铀，并正在进行回收钒副产品的试验工作。1979年发现大进铀矿的韩国资源公司（KORES）还拥有毗邻的大进以南沿矿脉分布的群山铀矿。Stonehenge Metals在该地质构造（奥贡地带）北部还拥有另外两个矿藏：弥元矿和葛山矿。

2015年浓缩需求为320万分离功单位（SWU）。TENEX、URENCO和Centrus此前曾提供浓缩服务，但2007年中，韩国水电核电公司（KHNP）与阿海威核能公司（AREVA NC）签署了一项为期10年以上、价值10亿欧元的长期合同，在法国的乔治·贝塞二世工厂进行浓缩服务。然后在2009年中，KHNP收购了该工厂2.5%的股份。

韩国原子能研究所（KAERI）已开发出压水堆（PWR）和重水堆（Candu）燃料技术。自1990年以来，该研究所与韩国电力公司核燃料公司（KEPCO NF）一直制造和供应压水堆燃料，自1987年以来一直制造和供应未浓缩的重水堆压力管式重水反应堆（PHWR）燃料。KEPCO NF的压水堆燃料产能为每年700吨，重水堆压力管式重水反应堆燃料产能为每年400吨，满足KHNP的所有需求。KEPCO NF计划提供一种与现有核燃料相比性能更高、安全性更好的先进核燃料，即HIPER（高效可靠的高性能）燃料。

2009年2月，西屋电气公司宣布，该公司与韩国电力公司核燃料公司（KEPCO NF）将共同为美国和韩国的燃烧工程设计的核反应堆制造控制棒组件。一家合资企业（西屋电气持股55%，KEPCO持股45%），即KW核组件公司，将在KEPCO NF位于大田的燃料制造工厂制造这些组件。新古里4号APR1400反应堆可能会采用该合资企业制造的首批控制棒组件。

韩美原子能协定

韩国的核电政策受到1974年韩美原子能协定的限制。这是根据1954年美国原子能法第123条命名的所谓“123协定”，该协定限制了原材料供应，并禁止使用浓缩和再处理过的燃料。继2009年1月美国和阿拉伯联合酋长国（UAE）签署123协定后，韩国政府称美国的这些限制“过于苛刻”，并敦促美国在协定续签前放宽限制。主要问题是再处理。1973年的协定于2014年3月到期，但由于双方未能达成协议，美国国会两院一致投票将其延长两年。

经过数年的密集谈判，2015年6月，双方签署了将协定延长20年的协议。与1974年的协定相比，新协定的措辞更像是一种伙伴关系，并允许在核燃料管理方面拥有更大的自由度。然而，除了允许美国同意进行一些有关电冶金再处理的研究，以及为将来的铀浓缩“通过与美国协商”打开可能性外，新协定没有规定允许韩国自行浓缩铀或通过再处理回收使用过的核燃料。为进行持续讨论而成立的高级双边委员会将讨论浓缩和再处理问题，并可能在这两个方面作出未来的让步。

据外交部称，韩国在协定中实现了三个目标：有权处理使用过的核燃料；确保核燃料的稳定供应；促进核电站的出口。两国总统批准的新协定使韩国在美国允许的范围内更接近日本。双边委员会于2016年4月举行了首次会议，并正式成立了四个工作组，美国和韩国专家将通过这四个工作组就在用核燃料管理、促进核出口和出口管制合作、确保燃料供应和核安全方面进行合作。

2021年5月，美韩两国总统发表联合声明称：“我们致力于在海外核能市场开展合作，包括共同参与核电站项目，同时确保维持国际核安全、安保和不扩散的最高标准。”