徐相国年轻时曾只身周游俄罗斯，利用留学苏联时的人际关系，将与核相关的设备和零部件运回朝鲜，以建立朝鲜的核研发设施。大多数时间他都在咸镜北道的核研究设施内从事研究，享有特别待遇，有贴身侍卫，一旦身体不适，就会被送到法国医治。
朝鲜还在金日成综合大学、金策工业大学、平城物理大学等高校设立核人才培养基地，选拔最优秀的学生学习与核相关的专业。徐相国等第一流的朝鲜核科学家在科研同时，都会亲自在这些学校教学。根据韩国和美国情报部门分析，在这批顶级专家的带领下，迄今朝鲜自己培养的核研究人员己超过3000人，高级人员200多名。
代号“家具工厂”的援建计划
1962年苏联专家克多洛夫等人应邀来到朝鲜北部的山区，建造和平利用核能的设施——宁边核能研究中心，在这里聚集了100多名核技术研究人员，其中大多数都是曾在苏联进修过核物理学的青年人。克多洛夫在冷战结束后接受采访时称，在这里他和其他苏联专家将核技术传授给朝鲜，同时他也为朝鲜青年研究人员的核研究水平之高感到非常吃惊。苏联专家秘密建造了一个型号为IRT-2000研究型的轻水反应堆，在朝鲜的强烈要求下，在往来文件上，这个援建计划被代号为“家具工厂”。这个项目在朝鲜也被列为顶级机密，严禁消息对外泄露。
1965年核反应堆建成，苏联专家离开宁边归国。这个轻水反应堆建造前，朝鲜从未如此深入地接触核技术，克多洛夫们并不知道，这里将成为日后朝鲜开发核武器的重要基地。
朝鲜建设轻水反应堆的目的是为制造核武器做准备，但是轻水反应堆中难以提取出制造核武器必须的原料——钚，因此，对于朝鲜来说，轻水堆只是庞大核计划的一个开端。轻水反应堆的完工也引起了美国的注意，美国从上世纪60年代起开始重点监视宁边核能中心，克多洛夫们建造的轻水反应堆在1965年当年就被美国侦察卫星拍到，此后1967年、1970年、1975年宁边新的核设施不断增多，但这些情报并未引起美国的足够重视。
监视朝鲜核武40年之久的美中央情报局亚洲事务负责人唐纳德·科莱克曾坦言美国当时针对朝鲜的情报活动很不顺利，中情局对于朝鲜核开发的能力和意图都无知到了几乎危险的地步。据后来披露的一份长达350页的中情局朝鲜核武开发秘密报告显示，美国直到1984年才真正开始担心朝鲜的核武情况。因为他们发现朝鲜正在建造可以提炼制造核武器原料钚的黑铅型反应堆。但美国认为这距离核武器还有很远的距离，朝鲜尚无开发核武能力。美国只是对此保持警惕，敦促苏联将朝鲜置于国际原子能机构的监视之下，要求朝鲜加入防止核扩散条约。
朝鲜劳动党前书记黄长烨当时是负责国际关系的书记，苏联大使来访时，向朝鲜提出了终止制造核武的建议。当时核武器开发的管理权已经由金日成移交给了他的长子金正日。黄长烨向金正日汇报后，金正日回答：“不用去理睬”。
1985年朝鲜虽然勉强加入了防止核扩散条约，但却拒绝履行接受核设施检查的义务。这一年，金日成再次访问莫斯科，拿出的求购清单里包括了可以携带核弹的图-22M3轰炸机，但这一要求被苏联婉拒，替代品是苏联当时最先进的米格-29歼击机，这种飞机也拥有投掷核弹的功能。1987年末，第一批14架米格-29歼击机降落在朝鲜，到1988年春，朝鲜空军共迎来3支米格-29大队，组成近卫歼击航空兵团。
苏韩建交的刺激
1990年9月，苏联外交部长谢瓦尔德纳泽专程来到平壤，解释苏联即将与韩国建交的决定，阐明了苏联支持朝鲜同韩国接触，让韩国与朝鲜同时加入联合国的意向。朝鲜历来反对“交叉承认”，认为韩国是朝鲜神圣不可分割的一部分，朝鲜外相异常不满，当场说：“如果苏联同南朝鲜建立外交关系就意味着承认了朝鲜分裂的事实本身以及国际舞台上两个朝鲜的合法性存在。”
自朝鲜建国以来，以苏联为首的社会主义国家就一直是朝鲜的生命线，朝鲜的X光射线机和婴儿恒温箱来自捷克斯洛伐克，建筑师来自民主德国，金日成乘坐的豪华防弹轿车也是斯大林送的。苏联甚至在自己粮食产量都不富足的情况下还慷慨援助朝鲜，苏联也是朝鲜最大的贸易伙伴和石油等能源的提供者，苏联的外交转向深深地刺激了朝鲜，失去核保护伞和战略后方的朝鲜生出了强烈的背叛感，苏朝关系急转直下。
朝鲜外长的发言中甚至蹦出语惊四座的话，“我们的核武开发进展神速，无论如何都将完成到底。既然苏联要和韩国建交，那我们也会采取相应措施。”当时的苏联领导人戈尔巴乔夫曾回忆说，朝鲜的话并没有被苏联重视，只是被视为对苏改变外交路线的一种不满情绪，仅此而已。