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目前全世界一共有8个主权国家已经成功试爆核武器，而《不扩散核武器条约》的内容则认定联合国安全理事会的5个常任理事国为“核武器拥有国”，其中各国成功获得核武器的先后次序分别为美国、俄罗斯（继承苏联）、英国、法国、中国[1]。自从1972年《不扩散核武器条约》签订之后，包括印度、巴基斯坦、朝鲜3个未签署该条约之国家也陆续展开自己的核武器计划。朝鲜虽曾于1985年正式同意《不扩散核武器条约》，然而在2003年宣布退出协议内容。以色列也被广泛认为具有核武器的存在，但以色列政府一直拒绝证实或者否认这一消息，不过也曾经间接透露已经进行了核武器试验[2]。对于这些已经确认拥有核武器或者被广泛认为拥有核武器的国家，有时候也会将它们称作“核武俱乐部”[3][4]，亦称之为“核大国”。[5]
1986年冷战高峰时，全世界共有70,300枚能立即投入作战的核武器，2019年则只有3,750枚核武器能够立即投入作战，而全世界核武器总数仍然有13,890枚之多[6]。不过一方面除了俄罗斯与美国由于在签署许多相关条约的同时也对彼此的核武器进行独立查核外，很多国家的核武器估计数量可能因为某些因素而相当不可靠。另一方面许多仍能使用的核武器由于并未实际布署而必须另外计算，其中在《美俄裁减战略攻击武器条约》签署后仍然有大量核武器弹头库存仍然等待双方处理，而主要处理的方式之一便是将其中的核裂变物质于核反应炉循环使用[7]。很多宣告“退役”的弹头实际上只是简单地储存或者拆除部分结构，并非将其彻底破坏[8][9]。
以下为承认拥有核武器的主权国家的列表，并且列出这些国家目前拥有的弹头数量以及第一次测试核武器之年份等资料：
| 国家 | 弹头数量 （布署／总数） |
首次核测试 | 最后一次核测试 | 《全面禁止核试验条约》签署情况[10] |
|---|---|---|---|---|
| 《不扩散核武器条约》中提及的5个拥有核武器之国家 | ||||
 美国
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3748[11] | 1945年的三位一体核试 | 1992年的儒略行动 | 签署条约 |
 俄罗斯
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1,600枚／6,500枚[6] | 1949年的RDS-1原子弹试验 | 1990年10月24日 | 签署条约 |
 英国
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120枚／215枚[6] | 1952年的飓风行动 | 1991年的巨林·布里斯托核试验（Julin Bristol） | 正式批准 |
 法国
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280枚／300枚[6] | 1960年的蓝色跳鼠核试验 | 1996年的克苏托斯核试验（Operation Xouthos） | 正式批准 |
 中国
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未知 |
1964年的596工程 | 1996年7月29日的地下核武器测试 | 签署条约 |
| 非《不扩散核武器条约》提及但拥有核武器之国家 | ||||
 印度
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未知[19]／130枚至140枚[6] | 1974年的微笑佛陀核试验 | 1998年的博克兰-II核试验（Pokhran-II） | 尚未签署条约 |
 巴基斯坦
|
未知／140枚至150枚[6] | 1998年的贾盖-I核试验（Chagai-I） | 1998年的贾盖-II核试验（Chagai-II） | 尚未签署条约 |
 朝鲜
|
20-30枚[6][20] | 2006年的核武器试验 | 2017年9月的核武器试验 | 退出 |
| 尚未申明拥有核武器的国家 | ||||
 以色列
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未知／60-400枚[21][6][22][23][24][18] | 可能为1979年船帆座事件的起因 | 未知 | 签署条约 |
第二次世界大战时为了因应纳粹德国可能比同盟国更早发展出核武器，美国在1940年代开始与英国和加拿大合作进行列为机密的曼哈顿计划[25]。1945年美国在三位一体核试之中成功按照核分裂构想引爆第一枚核武器，1945年8月针对日本的广岛市和长崎市分别投下一枚原子弹，成为当前唯一一个曾经实际向敌对阵营使用核武器的国家，两次原子弹爆炸估计造成超过200,000人死亡、130,000多人受伤。这一时期的核武器重量大约有5公吨，部队必须借由重型轰炸机才能将炸弹运往目标的上空投放。之后苏联也加紧开发自己的核武器计划。1952年11月1日美国在埃内韦塔克环礁的常春藤麦克核试验中成功引爆第一枚依照泰勒-乌拉姆设计方案设计的氢弹，成为世界上第一个发展出氢弹的国家。但在常春藤行动中所使用的氢弹是以液态氚方式储存而并无任何实用价值，到1954年美国才在布拉沃城堡核试验（Castle Bravo）中成功引爆可以投入战场使用的氢弹。
1950年代初期，美国开发出重量更轻、体积更小的小型炸弹，得以借由一般的前线作战飞机作为核武器载具，之后包括搭载核弹头的弹道飞弹、核炮弹以及核子地雷等也纷纷于美国陆军服役，美国空军部署了面对空飞弹以及空对空飞弹作为因应，美国海军和海军陆战队训练海豹部队执行小型核子水雷的特别任务。冷战期间美国进行多达1,054多次的核试验，也不断对自身的核武器进行现代化更新并扩大其库存量。1966年美国所拥有的核武器最高估计超过32,000枚，相当等于超过136万枚在1945年8月于广岛投下之原子弹的总威力[26][27][28]。1962年11月美国准备签署《部分禁止核试验条约》时便舍弃过去在地面上进行核测试的方式，改以地下核试的方式来避免放射性落下灰的污染[29]。1989年柏林围墙倒塌后，美国的核弹头数量降到22,217枚左右[26]。1992年9月23日，已经签署《全面禁止核试验条约》的美国进行最后一次的核武器试验；尽管1999年10月13日美国参议院拒绝批准《全面禁止核试验条约》，美国军方也开始改透过超级电脑进行多次的模拟测试来获取可能结果。
1990年代之后，美国军方将重点转向持续维护冷战时期的核武器储备并严格管理，许多冷战时期建造的设施也纷纷停用或者是经历环境改造。美国能源部负责核裂变武器材料以及相关武器的回收工程，将其发包给指定的私人公司进行[30][31][32]。例如1980年美国开始撤除冷战时期所开发出威力最大的B53核弹（B53 nuclear bomb），并且于1997年将所有同类型的炸弹全数退役并且进行拆解工作。与此同时150枚经过现代化改装的B-61战术核子弹则自2011年开始在美国、欧洲和土耳其等地继续服役，并且计划在2018年时结束有关核武器的更新工程。尽管在2003年乔治·沃克·布希同意发展新一代掩体核炸弹（Nuclear bunker buster）等小型核武器的开发，但是在隔年则遭到美国国会删除部分研究预算[33]。2007年，美国一方面依照LGM-30义勇兵洲际弹道飞弹升级计划的内容重新制造新的核子弹头加以替换，另一方面则依照《新削减战略武器条约》的要求逐步减少义勇兵三型洲际弹道飞弹的库存量和部署系统。
据统计，1940－1996年间美国至少投入86,300亿美元进行有关核武器设计的研究，其中自1945年开始美国军方已经成功研发近100种不同类型的核武器，并且也持续研发出各式各样的核载具来投射核弹头。今日美国的核武器战备由美国军方负责制备、操作、维护、保管以及销毁，且透过分别在陆上发射的洲际弹道飞弹、于空中投射的战略轰炸机以及海底袭击的弹道飞弹潜艇架构出所谓的“战略铁三角”上[34]。基本上核武器的战术运用由美国国防部辖下的美国战略司令部负责管理、应用、策画以及培训，而实际上如果要投入核武器作战则必须要事先取得美国总统的授权[35]。2002年，美国和俄罗斯签署《美俄裁减战略攻击武器条约》（Strategic Offensive Reductions Treaty），同意将核子弹头的库存减少至2,200枚以下。2003年，美国拒绝了俄罗斯提议将双方的核武军备减少至1,500枚的想法[36]。2010年9月底，美国五角大厦公开表示大约保留了5,113枚核弹头列为可以使用的状态，其中1,968枚是随时可以作战并且部署完毕的战略核弹头，这数字还不包括4,600枚已经除役并且准备拆除的核武器[26][37][38]，这使得它成为世界上部署最多核武器的国家[17][39][40]，甚至还比排名第二的俄罗斯多出300枚[41]。2010年的核武器使用报告中表示美国将把重心放在防止核恐怖主义和核扩散，持续减少核武器库存量的同时也会继续保有足够的武器量，一方面与其他核武大国保持战略平衡以阻止潜在的敌对势力，另一方面也呼应美国承诺保护同盟国家的主张，同时在内容中还提到美国可能会对不愿意遵守《不扩散核武器条约》的国家进行核武器打击[42]。
2021年10月6日，美国国务院表示美国共有3750枚现役与非现役核弹头。[43]
第二次世界大战结束后，苏联透过在曼哈顿计划中所取得的情报资料展开了研发计划，1949年8月29日于塞米巴拉金斯克试验场成功试爆了第一枚核武器RDS-1原子弹，成为世界上第二个拥有核武器技术的国家，让许多西方世界的军事情报人员感到极为震惊。早在1940年，拉夫连季·帕夫洛维奇·贝利亚领导的内务人民委员会开始派遣情报人员搜集有关核反应炉与核科技的资讯。1943年贝利亚在美国决定进行曼哈顿计划后也跟进开始大规模搜集核武器的研究报告，然而当时苏联为了与纳粹德国的战争无法投注科技与资源进行核武器的开发，主要仍然是以针对炸弹的情报搜集为主要工作。在第二次世界大战后，苏联之所以紧接著投入大量资源来发展核武器，除了一方面担心美国成为大国后将会独占大规模杀伤性武器的使用外，另一方面史达林认为加速核武器技术的发展能够让苏联在冷战时期取得军事力量的平衡。在贝利亚的领导、许多核武器情报人员的间谍工作以及如英国物理学家克劳斯·富克斯所提供的资讯情形下，苏联早期的核武器都是以美国于长崎所投下的胖子为基准进行开发，并且于1946年时仿造美国的设备兴建第一个属于自己的核反应炉。一直到1951年时，苏联才研发出比胖子原子弹体积更小的原子弹[44]。
1953年苏联试爆第一枚自己研发的试验用氢弹RDS-6，成为世界上第一个真正成功把核融合技术应用于武器上的国家。1955年，苏联试验了可以量产并于战场中使用的氢弹RDS-37[45]。苏联曾经计划引爆人类历史上威力最强大的沙皇炸弹，预计拥近5,000万吨的爆炸威力。据估计，1988年苏联军方约有45,000枚核弹头随时准备投入战场。1991年苏联解体后，俄罗斯继承了过去苏联军方所开发的核武器，并陆续将苏联布署于白俄罗斯、哈萨克和乌克兰等前苏联加盟国的核武器重新运回俄罗斯[27][46]。
今日俄罗斯的核武器主要由俄罗斯国防部辖下的第十二总局（12th Chief Directorate）负责管理，而军方如果要启动核武器的话必须先取得俄罗斯总统的授权，才能由战略火箭军负责操作核武器投入作战。2002年5月，俄罗斯与美国达成协议，双方应该在2012年1月31日将各自的核武器储存量降至1,700枚到2,200枚左右[47]。俄罗斯开始大量削减布署于各地的核武器，许多洲际弹道导弹、潜射弹道导弹与相关的发射设备纷纷售出或者退役。其中在2005年到2008年期间，俄罗斯共除役了337枚弹道洲际飞弹以及119个发射坑道[48][49][50][51]；俄罗斯还计划于2020年出售399枚洲际弹道导弹以及潜射弹道导弹，并将260个发射井与相关设施加以除役，不过另一方面俄罗斯军方亦不断尝试更新有关核武器运输与投射装备[52][47]。这些措施使得俄罗斯军方在2011年仍继续部署共492辆、搭配近2,492枚弹道飞弹的车辆载具作为主要核武器平台之一[53]。著名的核武器库存评估组织美国科学家联盟认为苏联是全世界拥有最多核武器库存量的国家[17]，其他统计资料对于美国和苏联所拥有的核武器数量有各式各样的说法[1][54][55][56]。美国国务院的报告则指出俄罗斯大约拥有3,100枚核子弹头，相比之下美国则有5,700多枚核弹头可供使用[7]。
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英国与加拿大最早在1940年代初期便开始协助由美国推动的曼哈顿计划，这使得英国很早就掌握了核分裂的技术、铀等元素的临界质量以及核武器的运用技术等。在曼哈顿计划接近结束时，英国于1945年决定参考与美国在曼哈顿计划合作时的资料另外研发核子动力与核武器，1947年由专攻爆炸冲击波等流体动力学之物理学家威廉·彭尼（William Penney）负责领导和武器研发团队。1947年英国成功兴建第一座自己的核反应炉，并建设了能生产钸的核子反应炉。1952年10月3日，英国在澳洲展开的飓风行动中成功试爆第一枚核武器，成为继美国与苏联后第三个独自开发出核武器技术的国家。这次于水面下12公尺处进行的核试验总共约制造25万吨的爆炸当量，并且在海底炸出深度大约6英呎、直径350公尺的凹陷。早先英国所制造的原子弹大多是1949年从胖子改进而成，一直到1957年英国才顺利研发出自己的氢弹技术，在格斗行动（Operation Grapple）中成功试爆其第一枚氢弹。
英国发展核武器技术的原因是期望对苏联拥有独立的吓阻能力，同时也能保持自身的大国地位。1958年签署《英美共同防御协定》后，美国和英国开始就核战争安全问题进行广泛的合作，包括相关科学数据以及钸等原料的特殊交流。冷战期间英国架构出以V型战略轰炸机和弹道飞弹潜艇为主轴的核武器运用模式，1957年还开发过非常特殊的核子地雷，这款名为“蓝孔雀”[57]的地雷计划部属在西德的运河和设施中，一旦发生移动、破坏等变化或是只要定时启动就会引爆，以拖延苏联的进攻，好让北约在入侵中撤退，除了7吨多的笨重体型之外还很有趣——活鸡动力[58]，因为冬天部属下电子装置会失去功用，解决之道之一是在炸弹里面养鸡，弹体的鸡舍中放入饲料和水适量，鸡作为热源可以让地雷运作约一周，设计之怪异，在2004年解密时还一度以为是笑话，为此英国官方还特地证实真的有这种核弹[59]。在1960年英国开始试图独立研发的蓝光飞弹（Blue Streak）取消之后，其核武器便主要以向美国洛克希德·马丁等公司购买武器系统的技术、接著由原子武器研究机构（Atomic Weapons Establishment）负责核弹头制备的方式运作[60]。1968年，英国以拥有核武器国家的身份签署并且批准了《不扩散核武器条约》。1998年战术性质的WE.177核弹宣告退役后，英军核武器的打击平台主要依靠布署于苏格兰克莱德海军基地（HMNB Clyde）的4艘前卫级核潜艇，这也使英国成为联合国安全理事会常任理事国中唯一一个仅靠潜艇作为核武器平台的国家。每艘前卫级潜艇都配备有16枚可搭配多目标重返大气层载具的三叉戟飞弹，而包括所有子弹头在内最多可以搭配192枚核弹头。英国政府在1998年宣布每艘潜艇将只会携带48枚核弹头，也就是说平均只有3%的导弹是作为核武器平台运用，但这项限制也意味著英国能够让更多导弹少量配备核子弹头来加以运用之。英国依照《北极星销售协议》（Polaris Sales Agreement）向美国海军购买了58枚三叉戟飞弹，也获得对导弹进行修改的权力；协议中英国负责核子弹头的配置以及维修工作，美国只是提供有关导弹的技术协助，不能干涉英国对于核武器的使用方式[61]。自从1954年开始英国允许美军在境内部署核武器，1980年还在莫尔斯沃思皇家空军基地（RAF Molesworth）安置了BGM-109G陆射巡弋飞弹（BGM-109G Ground Launched Cruise Missile）[62]。截至2005年，美国空军在英国拉肯希斯皇家空军基地（RAF Lakenheath）保存了约110枚供F-15E打击鹰式战斗轰炸机使用的B-61战术核子弹[63]。
从冷战时期开始，英国军方便随时安排至少1艘核潜艇执行战斗任务，另外1艘进行例行性的整修、2艘则在港口待命或者进行演习训练；由此英国在军事战略层面获得一定的吓阻效果，同时也能够作为一种能及时运用的战术性核武器（Tactical nuclear weapon）来加以应用，不过当英国军方决定要投入核武器的话仍必须要先取得英国首相的授权。据估计，英国共拥有225枚核武器，其中随时安排于弹道飞弹潜艇准备投入作战的核弹头约有160个，但是英国政府始终不宣布其核武器存备量的准确数字[17]。今日英国政府并没有积极策划扩大核武器应用的方式，而核武器制备公司原子武器研究机构则将核武器研究的重心放在新型弹头的设计上[64]。2006年12月4日，英国首相东尼·布莱尔表示计划于2007年至2024年期间开始更换核武器的作战系统[65]。2007年3月，英国议会投票表示愿意提供200亿英镑的预算来替换核子潜艇其核武器投射系统[66]。2008年7月《卫报》的报导称，英国决定先花费30亿英镑以取代并升级现有的核武器弹头储备，将核子弹头的寿命延长至2055年[67]。
早在第二次世界大战爆发前，法国科学家亨利·贝克勒、皮埃尔·居礼以及玛丽·居礼便针对铀的放射能进行详细研究。第二次世界大战爆发后法国加速展开核武器的研究计划，但德国占领法国后这批研究人员纷纷流亡海外，直到战争结束后重新开始研究相关技术的商业应用。1948年法国已经拥有核反应炉，隔年兴建了可以生产钸元素的反应炉，不过一开始法国政府并没有计划研发自己的核武器，而是希望能够与美国就核武器使用上进行合作，直到1952年才开始大量兴建核电工程并开展原子核物理学的研究[68]。1954年法越战争战败和1956年第二次中东战争结束后，法国军方高层认为发展可独自运用的核武器才能解决与苏联和其他自由世界国家的紧张外交关系，让法国继续保持与英国同等的大国地位。原本法兰西第四共和国计划与义大利和德国缔结战略军事同盟以维持自己的势力，但是夏尔·戴高乐在1950年代到1960年代期间主张法国自行推动核武器发展，希望借此能让法国不须卷入北大西洋公约组织所可能必须参与的军事冲突，在北约组织的核武器政策外拥有独自的吓阻能力，进而扩展自身于冷战时期的外交以及军事实力[69]。
法兰西第四共和国总理费利克斯·加亚尔和法国总统勒内·科蒂同意核武器发展后，法国在1957年于阿尔及利亚开始建设有关核试验的地面工程建筑，由曾参与曼哈顿计划的皮埃尔·玛丽·加卢瓦（Pierre Marie Gallois）负责整个核武器的研发计划，并且与以色列就核武器研究上相互合作。1960年2月13日，法国基于自己在核武器领域的研究结果以及参考美国核武轰炸的形式，在撒哈拉沙漠的军事基地展开蓝色跳鼠核试验，成功引爆自己第一枚可以直接军事应用的核武器，成为世界上第四个拥有核武器的国家。由于作为殖民地的阿尔及利亚宣告独立，法国在1963年将核测试所需的设施移往太平洋上法属玻里尼西亚的方加陶法环礁与穆鲁罗阿环礁。1968年8月24日，法国于方加陶法环礁上试爆了自己第一枚氢弹老人星（Canopus），这也是法国历史上最强大的爆炸性武器。为了能够超越苏联、美国以及英国的核武器技术，法国在1963年时拒绝签署《部分禁止核试验条约》来让自己能进一步展开更多核测试，并陆续展开近210次的核测试任务且发展自己的短程和中程飞弹[70]。1990年代在穆鲁罗阿环礁的核试验引起许多大规模的示威抗议行动，甚至发生1985年绿色和平的彩虹勇士号遭到法国特工人员袭击沉没。一直到1995年12月28日法国签署《全面禁止核试验条约》，并于1998年4月6日由法国国民议会正式批准后才完全停止有关核武器测试这一部分[71][72]。冷战结束后法国在1992年签署了《不扩散核武器条约》，开始削减核武器的库存数量。
冷战期间法国成功发展出“核三角”架构，但在1996年撤除所有于陆地上发射导弹的设备后，今日法国主要是以核子动力潜艇射出潜射弹道飞弹或者疾风战斗机发射中程空对地飞弹的双系统运用模式。今日普遍认为法国军方大约拥有300多枚核武器，其中有175枚核弹头随时准备在取得法国总统授权后便投入作战，这也让法国成为世界上核武器数量排名第三的国家。法国也开始不断对自身核武器进行现代化改装，并借由派遣部队于持久自由行动执行传统任务来培训部队的投射能力。2006年1月，法国前总统雅各·席哈克表示，法国在面临大规模恐怖袭击或大规模杀伤性武器的攻击时拥有能力来对敌方阵营投入核武器进行作战[73]。
为了能够在冷战期间抗衡拥有核武器的美国与苏联并且将其作为一种吓阻武器，中华人民共和国早在1953年便开始对核子动力进行研究，1959年6月在新疆维吾尔自治区罗布泊周边建设实验基地，邀请曾于美国留学的原子核物理学家邓稼先领导技术团队开发，也不断透过苏联于1950年开始所提供的相关资料进行研究，在苏联援助下开始兴建自己的研究反应炉（Research reactor）与相关设备。然而之后中华人民共和国与苏联之间的关系渐趋冷淡，1959年6月苏联开始停止针对中华人民共和国核武器研发计划的援助，1960年撤离所有苏联的技术协助人员。为此中华人民共和国研发团队决定发展较为简单的浓缩铀炸弹制造技术，但这也意味着有毒核废燃料和放射性钸的后续分离处理更为困难。到了1964年10月16日，中华人民共和国成功于罗布泊试验场的596核子试验中引爆第一枚核武器，这次核武器试验大约测得了2.2万吨爆炸当量的威力[74]。1966年10月27日，中华人民共和国则依照苏联制的飞弹样本另外开发出能够搭载核弹头的导弹，1967年6月17日同样于罗布泊展开的第六号实验试爆一枚爆炸当量百万吨级的氢弹，这使得中华人民共和国成为从核裂变武器发展至核聚变武器所花费时间最短的国家，而中华人民共和国在两弹一星计划的实现在一定程度上也提高了其国际地位[75]。
中华人民共和国于1980年10月16日进行最后一次大气核试验。中华人民共和国在核武器的小型化技术上获得极为明显的改善，但也引起包括考克斯委员会等人士的质疑，认为中华人民共和国暗中收购了美国W88核子弹头的设计与弹道飞弹的技术。对此中华人民共和国科学家表示中华人民共和国确实在这些领域已经获得进步，并没有为了取得一些进展而采取间谍活动。1992年中华人民共和国签署《不扩散核武器条约》后成为世界公认的拥有核武器之国家，1996年7月29日成功进行一次地底核试验后，中华人民共和国政府声明，从7月30日起开始暂停核试验。中华人民共和国签订《全面禁止核试验条约》后停止有关核武器的试爆任务，在这之间中华人民共和国一共进行了45次的核试验[71][76]。1984年国防情报局在报告中指出中华人民共和国大约拥有150枚至160枚核弹头[77]，1993年美国国家安全委员会提供的资料认为中华人民共和国以60枚到70枚的核弹道导弹作为主要吓阻能力[78][79]。
2004年，美国国防部在报告中认为中华人民共和国大约有20枚洲际弹道导弹能够直接瞄准美国本土[80]，美国科学家联盟在2009年预估中国人民解放军大概拥有180枚常备核武器，并且认为到了2020年后中华人民共和国的核弹头总数可能会威胁到美国本身，甚至可比美国所拥有的核武器还要多2倍左右[81]。
2019年瑞典斯德哥尔摩和平研究所评估中华人民共和国大约拥有290枚核弹头，[82]不过在资讯严格掌控而未曾普遍公开的情况下预测数目从100枚到400枚都有[17][83][84][85]。中华人民共和国外交部称所有核武器国家之中中国拥有最少的核武器储存量，这意味著中华人民共和国承认持有的核武器只有和英国相近200枚的水平[14]。
中华人民共和国是目前联合国常任理事国中唯一宣布核武器安全承诺之国家，其安全承诺包括有不会对无核武器之国家使用核武器、只会维持最低核吓阻能力。自2005年发表的国防白皮书后在每次发表的白皮书都会重复陈述“不首先使用”的核政策原则[86][87]。
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在1960年代，印度政府便发表声明拒绝签署《不扩散核武器条约》，表示签署条约只会显现核武器拥有国的特殊性，甚至阻碍了其他国家的相关技术于和平用途之发展，也宣称除非所有国家都愿意单方面裁撤自身的核武器，否则印度不会签署有关国际性的核武器管控条约[88]。印度多次表示，《不扩散核武器条约》一部分仍是各个大国尝试展开新一波的殖民统治，同时印度也不断凭借著自己的技术来发展成核武器国家[89][90]。
1948年，在科学家霍米·贾汗季·巴巴领导下，印度开始发展自己的核计划，1956年运作其第一个核反应炉CIRUS。贾瓦哈拉尔·尼赫鲁大力支持印度发展核武器以获取政治和军事优势，促使印度在1950年代获得和平核技术的使用方式。1962年古巴飞弹危机期间，印度就边界问题与中华人民共和国发生边境冲突，但因被中国人民解放军打败而备受国际同情，获得苏联及美国各别的技术支援；同年11月中华人民共和国撤离双方争议地区后，印度仍持续跟苏联展开合作关系[91]，1962年印度右翼反对派开始批评尼赫鲁的外交和国防政策，同时有关核吓阻能力的议题也陆续在新闻界和国会争论。1964年尼赫鲁逝世后，继任的拉尔·巴哈杜尔·夏斯特里继续支持核武器的发展，新政府的资讯广播大臣英迪拉·甘地承诺在18个月后进行核试验，但由于当时印度核计划尚未发展完全而失败。之后有关核武器发展与否的争论仍然持续不断，反对发展核武器者认为印度应该继续坚持其和平主义的传统，而且核武器发展成本过于昂贵；支持者认为印度必须发展自己的核吓阻能力，以抵御中华人民共和国的核武器发展计划或周边国家取得核武器的威胁。1966年，核武器发展计划的重要领导人霍米·贾汗季·巴巴逝世，印度的核武器计划一度暂缓。
1970年，由于和巴基斯坦的冲突，印度核武器计划开始加速进行，在美国、中华人民共和国和巴基斯坦共同合作的情况下，印度和苏联签署合作协议。印度总理英迪拉·甘地认为必须发展核武器以稳定自身国家的定位，在1972年下令巴巴原子能研究中心（Bhabha Atomic Research Centre）的科学家亦投入核武器的发展，并决定使用CIRUS核反应炉所生产的钸原料及胖子原子弹的简化设计以制造核武器。1974年，印度以和平核能爆破（Peaceful nuclear explosions）为名义于塔尔沙漠进行了微笑佛陀核试验，这是在《不扩散核武器条约》缔结后第一次有其他国家展开核试验，使得有关民间核技术可能被秘密地开发核武器这一事被广泛讨论，且后来被证明巴基斯坦与伊朗等国家也实际开展核武计划。
印度秘密发展核武器的作法马上在国际间引起极大的关注和愤怒，特别是最早以为是要开发核能发电技术而向印度提供CIRUS核反应炉的加拿大等国家。印度发展核武器除了是为了对抗拥有共同边界的中华人民共和国和巴基斯坦外，同时也期望能借此成为南亚地区的大国。印度进行核试验的消息传开后，印度社会有近90%的人支持，印度政府继续其核武器与相关技术的发展计划，从1974年第一次核武器测试到1988年，印度借由20多次于大气中进行的和平核能爆破方式来测试能于军事上应用的核武器技术[92]。
由于技术上的限制，印度一直无法设计出可以长期保存的核武器，一直到1980年代初期才开始存备少量的核弹头，1989年巴基斯坦开始发展核武计划后，便计划建立自己的核武器储存量[93]。1998年，印度在博克兰-II核试验（Pokhran-II）对已经完全武器化的核弹头装置进行正式的试爆，并且对外发表已经拥有核武器能力[94][95]。对于这次核试验，印度社会普遍给予正面评价，但也促使巴基斯坦于之后进行自己的核武器测试，美国和中华人民共和国则以破坏该地区安全为由实施经济制裁。
2005年7月，美国总统乔治·沃克·布希与印度总理曼莫汉·辛格宣布双方将会缔结《美印民用核能合作协议》（U.S.–India Civil Nuclear Agreement）并进行一连串合作事项，美国政府表示在印度为“拥有先进核技术的负责任大国”前提下双方应加强有关技术方面的合作[96]。随后印度政府宣布计划于2006年3月将有关其民用以及军用的核计划分开，美国国会在2006年12月通过对应法案的设置。同时国际原子能总署批准了印度所提出具体的保障措施协议[97]，允许其他核供应国集团解除对印度的出口限制[98]。最终美国与印度共同签署《美印民用核能合作协议》条约内容，然而美国国务院仍表示美国不会承认印度为合理拥有核武器的国家，同时依照条约内容如果印度独自进行核试验的话将可能会停止所有与印度的合作[99]。同时美国政府表示《美印民用核能合作协议》并不是为了协助印度引进敏感的军民两用核技术所存在，而是让双方就核技术的设计、架构与操作能够进行交流[100]，同时每个核供应国也保留权利要求印度解释之后的核计划[98]。
印度没有作出任何有关其核武器数量的官方声明，在2011年6月时估计印度军方大约拥有80枚至100枚核弹头，这数字除了随时准备投入战场的核弹头外也包括尚未组装的核武器[17]。而过去依照印度所能制造的钸产量进行估计，印度有能力制备75枚至110核弹头[101][102]。有关核武器的制备主要由2010年时关闭的巴巴原子能研究中心负责，透过加拿大所提供的CIRUS以及印度研发的陀鲁婆核反应炉（Dhruva reactor）的核废料经核燃料回收装置提炼出钸[103]。根据在1999年时的估计，印度已经从自身的反应炉中成功分离出近4,200公斤的钸，这足以制备约1,000多枚核弹头[104][105]。今日印度主要的核武器投射平台包括短程和中程烈火-3弹道飞弹、军用机和水面舰艇等，印度计划在2012年歼敌号核子动力潜艇于印度海军服役后进行多次的海上试验，这意味著印度将会有“核三角”之打击能力。
巴基斯坦并未签署《不扩散核武器条约》，在受到邻国印度核武器测试的威胁后巴基斯坦从1970年代中后期开始暗中发展核武器。1970年巴基斯坦在西方国家的设备和原料供应下于喀拉蚩兴建了自己的第一座核电厂。1972年1月20日巴基斯坦总理佐勒菲卡尔·阿里·布托于木尔坦召集各个领域的资深学者和工程师开会，宣布政府将支持巴基斯坦研发核武器技术，对于一些科学家的反弹则指称巴基斯坦仍需要核武器才能维持国家的生存。在这次会议上佐勒菲卡尔·布托委任穆尼尔·阿莫·罕（Munir Ahmad Khan）以及其领导的巴基斯坦原子能委员会（Pakistan Atomic Energy Commission）负责秘密透过核电相关技术来加以研制核武器。1972年12月，阿卜杜勒·萨拉姆领导的理论物理小组开始将一些科学研究报告提供给核武器研发小组，这意味著巴基斯坦的研发团队有能力进行更为深入的技术开发。
1974年印度顺利完成微笑佛陀核试验，成为除了联合国安全理事会5个常任理事国外首个证实展开核武器发展的国家，这让巴基斯坦对自身研发核武器这一目标更为确定。之后包括阿卜杜勒·卡迪尔·汗等核技术专家也加入核武器的研发团队，与扎希德·阿里·阿卡巴·汗（Zahid Ali Akbar Khan）一同进行专门研发核武器的706计划（Project-706），由穆尼尔·阿莫领导的巴基斯坦原子能委员会则负责20个实验室研究计划的进行。当时的陆军参谋长（Chief of Army Staff）穆罕默德·齐亚·哈克对于核武器研发计划也有所支持，将其视为应对印度在发展核武器的解决方法。法国于1972年时和巴基斯坦展开核原料后续处理的合作，但1974年印度试爆后许多西方国家认为巴基斯坦必定在印度核试验后尝试开发自己的核武器，纷纷结束与巴基斯坦合作关系。1986年在美国的压力下法国也宣告退出合作，这使得巴基斯坦只能够设法收购西方的核技术资料与部分零件。1990年，美国以认为巴基斯坦于1980年代中期便有能力准备进行核武器测试为由[106]，通过了普雷斯勒修正法案，结束对于巴基斯坦的经济和军事援助[107]。
尽管受到美国实施制裁的影响，巴基斯坦仍于1980年代继续进行核武器的研究，在拉希姆丁·汗（Rahimuddin Khan）的指挥下于查盖丘陵地（Chagai Hills）建设了相关的实验设施，其中在1985年到1986年期间顺利生产足以制造1枚核武器的铀原料，并且在1987年和1989年分别获得引爆核武器的关键技术与地面相应设施的兴建方法[93]。由于和印度在某种程度上处于敌对关系，中华人民共和国长期以来不断提供巴基斯坦有关核武器的设计，除了支援巴基斯坦所需要、但无法自行生产的高技术水准的重点元件，甚至还将巴基斯坦所制造的核武器零件运到罗布泊进行核武器测试。[108]最终在1998年印度完成第二次核武器测试博克兰-II（Pokhran-II）的几个礼拜后，巴基斯坦在5月28日于俾路支省查盖县的拉斯岛山（Ras Koh Hills）进行了贾盖-I核试验（Chagai-I），成为世界上第七个成功开发并且测试核武器的国家[109]，同时也是伊斯兰国家中第一个拥有核武的国家。1998年5月30日，巴基斯坦在俾路支省卡兰沙漠（Kharan Desert）进行了第二次也是最后一次贾盖-II核试验（Chagai-II）[110]。
1990年代到21世纪初期，巴基斯坦从中华人民共和国与朝鲜民主主义人民共和国分别获得了导弹的技术以及重要零件，陆续发展出沙欣1（Shaheen-I）、沙欣2（Shaheen-II）和高里型导弹（Ghauri）并且经过多次的导弹测试。其中从巴基斯坦所能生产的可分裂物质推估目前巴基斯坦本身约拥有90枚核弹头，根据研究报告指称印度和巴基斯坦如果爆发核战争的话可能造成近100万人死亡，并且间接影响全世界进入核冬天而有1亿人因为缺乏食物死亡[111]。2004年，巴基斯坦核武器计划关键人物阿卜杜勒·卡迪尔·汗承认曾将核武器技术秘密在国际黑市上贩售，包括朝鲜、伊朗和利比亚都曾经从巴基斯坦购买处理浓缩铀的气体离心法技术[112]。但阿卜杜勒·卡迪尔与巴基斯坦总统佩尔韦兹·穆沙拉夫否认了国际原子能总署和许多新闻媒体怀疑巴基斯坦政府或者军队也有协助这项交易，而之后他本人则提供了与先前说法相互矛盾的内容[113]。
朝鲜民主主义人民共和国于1974年加入国际原子能总署，1985年签署《不扩散核武器条约》，接受国际原子能总署监督以及多次核武器是否发展之核查。美国从1970年代开始关注朝鲜的核武器发展，1988年下半年美国正式对国际宣称朝鲜可能正在开发核武器的讯息，随即引起朝鲜政府的强烈反应和国际社会的广泛关注。自1989年开始，朝鲜陆续和韩国、日本、美国、俄罗斯和中华人民共和国等进行有关核武器撤除之谈判。1993年，朝鲜首次威胁要退出《不扩散核武器条约》。1994年5月30日，联合国安全理事会提出对朝鲜的核武器发展计划进行调查并实施制裁。1994年6月美国总统吉米·卡特前往平壤协调后，朝鲜与美国达成限制核武器发展的《朝核问题框架协定》，其中朝鲜必须冻结所有核计划的进行，并在所有核设施上加装监控系统且禁止一切相关计划的重新展开，借此换取与美国之间的外交互动关系得以正常化，同时美国、日本和韩国应满足朝鲜将原本石墨慢化核反应炉替换为轻水反应炉，以能够继续维持朝鲜自身对于核子动力能源的要求[114][115][116]。之后美国指责朝鲜秘密进行浓缩铀的提炼计划，并且计划切断能源等补助，直到2002年8月有关轻水核反应炉的建设才于平壤奠基准备开工。2002年10月，美国透过侦察机构掌握了朝鲜仍在秘密研制核武器的证据，对朝鲜政府所发布的核计划提出异议。对此朝鲜政府承认美国的相关指控，随即引起国际社会对于朝鲜核武器发展的关注。2003年1月30日，朝鲜以美国和韩国所提供的能源计划与补偿措施无法满足自身能源需求为由，宣布退出《不扩散核武器条约》，对此中华人民共和国积极作出协调，并且于北京举办六方会谈进行谈判。
2005年2月10日，朝鲜公开声称拥有核武器的应用技术，引起许多国家对于国家安全问题的反弹并要求朝鲜废除核武器计划。由于缺乏相关的核试验，许多专家怀疑朝鲜政府的说法[117][118]。同年9月13日召开的第四轮六方会谈第二阶段会议上，参与国代表一致通过《第四轮六方会谈共同声明》，声明中朝鲜承诺如果美国愿意向朝鲜提供轻水反应炉，朝鲜愿意放弃一切核武器与现有核计划并且重新加入《不扩散核武器条约》；对此美国则表示朝鲜应该先放弃核武器并且遵守《不扩散核武器条约》等安全保障协定，否则任何国家都不应该与朝鲜展开如轻水反应炉等核技术合作。2006年7月5日，朝鲜在无预警情况下发射了大浦洞2号、劳动-1和飞毛腿飞弹等7枚飞弹并且全数落在日本海，日本随即要求联合国处理朝鲜导弹试射的问题。2006年10月，朝鲜政府继续表示由于受到美国等国家的恐吓，将会进行核试验来确保国家的地位。2006年10月9日，朝鲜民主主义人民共和国政府发布消息宣布在咸镜北道吉州郡顺利进行了地下核试验，美国地质调查局与日本气象厅地震火山部等机构也在朝鲜检测出约4.3级的地震[119][120]。在借由飞机来对核试验的设备进行放射性同位素检测后，绝大多数美国情报官员认为朝鲜的确拥有相关的核武器技术；另一部分人士则表示朝鲜核试验的核武爆炸当量可能不到几千吨，而爆炸产生的震度规模小于以往其他国家的初次核试验，认为可能只有部分测试顺利完成[121]。美国、韩国、中华人民共和国、俄罗斯和日本对于这次核测试加以批评[122]。在核试验的隔天，朝鲜代表朴吉渊表示朝鲜政府正在准备进一步的核武器测试计划，呼吁美国和朝鲜进行对话以避免爆发核战争。联合国安全理事会在10月14日一致通过关于朝鲜核问题的《联合国安理会1718号决议》，公开对朝鲜核武器测试表示谴责，要求朝鲜放弃核武器和核计划、立即无条件重返六方会谈以及针对相关领域采取制裁措施[123]。
2007年1月6日，朝鲜官方进一步公开证实朝鲜军方已经拥有核武器。2007年2月13日的六方会谈上通过协议，要求朝鲜关闭境内的核设施并交由第三者机构审查，而其他国家应该提供朝鲜必要的经济援助。朝鲜在2007年7月14日宣布关闭宁边原子能研究中心的核心反应炉等设施[124]，在隔天接受国际原子能总署监督人员的确认[125]，2008年6月26日向六方会谈的代表团提交国内核子计划以及及核子设施的清单[126]，美国则在同年10月11日将朝鲜从“支持恐怖主义国家”的名单中除名并取消相关的贸易制裁[127]。2009年4月25日，联合国安理会谴责朝鲜再度进行远程火箭的发射实验，随后朝鲜政府宣布重新启动核燃料钸的制造并命令主要核设施内的国际监督人员离境[128]，对此国际原子能总署总干事穆罕默德·巴拉迪在接受采访时表示朝鲜已经拥有“完善的”核技术[129]。2009年5月25日，朝鲜政府发布消息表示已经进行了第二次地下核试验[130][131][132][133]，并且普遍认为引起规模4.7级的地震[134]。尽管官方并没有提供核武器测试的详细地点，一般认为是在第一次核测试地点附近、位于金策市东北约75公里处[135]。朝鲜尝试开发能够于实际战场上应用的核武器计划以及不断试射弹道飞弹，也导致自身与韩国、美国和日本之间的外交关系渐趋紧张；联合国于2009年6月12日通过执行针对平壤的制裁措施《联合国安理会1874号决议》，加强对朝鲜的经济制裁并授权各国可拦检运往朝鲜的可疑船只与货物[136][137]。2012年4月，朝鲜在宪法修正案中提及自身为拥有核武器的国家[138]。瑞典研究核辐射的科学家拉斯·艾瑞克·德吉（Lars-Erik De Geer）声称在2010年4月中旬和5月11日时，朝鲜极有可能进行2次相当于50吨至200吨的核试验[139]，但韩国和美国政府认为这说法缺乏可以验证的地震数据[140]。
2017年9月，中国科学技术大学地震与地球内部物理重点实验室温联星教授课题组在分析地震仪观测记录后，确认朝鲜于2017年9月3日11时30分（当地时间12时）在丰溪里核试验基地进行了一次地下核试验。这次核爆位于北纬41度17分53.52秒、东经129度4分27.12秒，定位误差为100米，与朝鲜之前在2016年9月9日、2016年1月6日、2013年2月12日和2009年5月25日举行的核爆试验位于同一座山下。此次核爆当量为108.3±48.1千吨，创下朝鲜历次核爆的最高纪录。其中，2016年9月9日核爆当量为17.8±5.9千吨，2016年1月6日核爆当量为11.3±4.2千吨，2013年2月12日核爆当量为12.2±3.8千吨，而2009年5月25日核爆当量则为7.0±1.9千吨。报告指出，此次核爆的威力已达到了美国1945年投放在日本长崎的“胖子”原子弹威力的3至7.8倍。
目前普遍认为朝鲜至少拥有6枚核武器的储备量，且依照其浓缩铀的使用计划将在2015年时将核武器储存提高至48枚之谱[141]。朝鲜相关的核武器应用技术可能是由巴基斯坦、中华人民共和国或者是俄罗斯转手提供，并且参考冷战期间从埃及取得的飞毛腿飞弹。同时官方也宣称已经拥有与现有核武器相应的投射技术[142]，朝鲜军方正在发展如大浦洞2号飞弹这类能够搭乘核弹头飞抵美国西岸的洲际弹道飞弹，也希望能够发展出车载的中程或者远程弹道飞弹[143]。尽管国际社会陆续对于朝鲜的核试验进行制裁或谈判，但是包括金正日和继承人金正恩都不曾宣布放弃核武器的发展[144]，一些分析家认为朝鲜政府是希望透过威胁的方式来换取国家的安全保障与经济上面的援助[145][146][147]。例如在2012年2月29日时，朝鲜宣布暂停有关浓缩铀的提炼作业以及试射远程弹道飞弹，并且允许国际监督人员掌握在其主要核设施的操作流程；对此美国总统巴拉克·欧巴马则表示如果朝鲜愿意做出更多让步并且确实实现承诺后，美国政府也会愿意提供人道主义援助给朝鲜地区[148]。2012年12月朝鲜成功进行卫星火箭试射后，许多外国媒体认为朝鲜政府趁机发展导弹。
2017年9月3日，朝鲜军方在丰溪里核试验场进行了一次核试验，之后朝鲜中央电视台对外发布声明，宣称朝鲜进行了一次氢弹试验并取得完全成功，外界普遍认为此次朝鲜核试验爆炸当量在5万到10万吨TNT之间。
2018年4月20日，朝鲜官方宣布停止核试验并关闭丰溪里核试验场，之后朝鲜政府邀请了来自中华人民共和国、俄罗斯、美国、英国和韩国的记者出席关闭核试验场仪式，并在5月24日爆破拆除了核试验设施。
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以色列被广泛认为是世界上第六个发展核武器的国家[149]，估计自从1967年以来便可能开始进行核武器的研发工作[150]，还是全球唯一拥有核武但不使用核电的国家，国际原子能总署总干事穆罕默德·巴拉迪也公开表示自己认为以色列为拥有核武器之国家[151]。以色列没有签署《不扩散核武器条约》[152][153]，以色列既未承认也未否认过拥有核武器[154][155][156] [157][158][159]，而是不断重申“以色列不会在中东地区首先引入核武器”。借由“核不透明”的方式，以色列反而以最小的政治成本换取到一定的吓阻能力[150][160]。1968年伊扎克·拉宾透过以色列驻美国大使向美国国务院明确表示以色列不会是“第一个将核武器引入中东地区的国家”，但是在就所引入的核武器定义上并不包括未经公开或者未经测试的设备[161]。这意味著以色列政府在政策上并没有提及是否不会使用核武器这类问题，甚至还允许在未经测试或者未经公开的情形下拥有核武器[162][163]。
早在1948年以色列发表《以色列独立宣言》成立后不久，以色列总理戴维·本-古里安便于1949年开始推动核计划[164]，之后在法国支持下秘密兴建自己的核反应炉和核燃料回收装置，于1950年代末期开始在核领域上进行大量研究[165]。尽管以色列政府没有公开证实，绝大多数分析家认为以色列自1960年代末期便开始进行核武器的研究工程。其中有大量证据表明以色列拥有核武器或者与拥有随时准备制造核武器的能力，并且推测1966年11月2日以色列便开始进行小规模的核武器测试[23][166]。1979年9月22日，美国所发射负责执行监测核试验的卫星船帆座（Vela）在印度洋发现疑似核爆炸之闪光。1980年7月，由吉米·卡特政府组织、麻省理工学院的杰克·鲁伊纳（Jack Ruina）领导之调查团队在分析卫星探测的数据后表示并非核爆炸[167]，但一些军事情报来源则指称核试验秘密研究小组认为有90%的机率是核试验进行[168][169]。包括西莫·赫许在内的一些人士则进一步猜测可能是以色列与南非共同在印度洋进行第三次的核武器试验，并且指称印度、以色列和南非的军事与核专家亦搭乘2艘以色列国防军的军舰前往视察[170][171][172]。
以色列声称位于迪莫纳南部的内盖夫核子研究中心是一个“研究用反应炉”，其目的是促进核子动力的基本科学与应用之研究，但至今该机构并没有刊登任何相关的科学研究报告[173]。1986年，曾在研究中心受雇工作9年之久、负责武器生产所需的放射性物质提取和热核武器装置之实验模型的工程师莫迪凯·瓦努努向英国媒体《星期日泰晤士报》揭露了该研究中心有关核研究的资料，并且提供一些明确有关核武器重点设备的设备细节与设计图稿[174][175]。瓦努努也提供包括借由锂的同位素能够激发氚而制成助爆型裂变武器（Boosted fission weapon）的资讯，以及有关的如何影响钸的生产效率所需要的详细描述。瓦努努所提供证据在经由一些资深技术专家审核后认为以色列的核武器发展计划已经渐趋成熟[160][176]，并且引起埃及等邻国政府开始就核武器议题进行探讨。瓦努努随后被以色列情报及特殊使命局绑架，以叛国罪和进行间谍活动为由被捕入狱并且判处有期徒刑18年[177][178]。在《奥斯陆协议》生效几年后，1998年以色列总理希蒙·佩雷斯公开表示希望以色列发展核技术时不会发生如广岛市的情况，这其中核技术便被普遍认为和核武器发展或者是迪莫纳的核反应炉建设有关[179]。2006年，以色列总理埃胡德·欧麦特则在文件中提到有关以色列拥有核武器一事。
一些分析师认为就实战观点而言，以色列在核武器的使用上受到战场幅员不大而不适合大规模毁灭性武器的投入、国家边境的敌人规模并不庞大以及巴勒斯坦伊斯兰圣战组织可能会介入等限制，对核武器十分谨慎，甚至有专家指称核试验则是透过电脑模拟运算以及常规炸药测试为主[180]。一些报告则指称以色列是继美国、俄罗斯、中华人民共和国后第四个发展出核三角投射平台架构的国家[181]，其中以色列国防军能够迅速为核武器准备包括60枚已经配备核弹头的杰里科洲际弹道导弹、搭载核炸弹或核飞弹的F-15鹰式战斗机与F-16战隼战斗机、或者是海豚级潜艇等等作为投射平台[23][182]。据俄罗斯对外情报局估计，1970年至1980年其间以色列应该秘密地生产大约20枚的核武器[153]。2004年，美国国防部依据以色列所拥有可以生产核武器的原料量，推测以色列可能已经拥有82枚核武器可以投入使用。根据美国自然资源保护协会（Natural Resources Defense Council）以及美国科学家联盟的统计，以色列现今所拥有的核武器存备量大约扩展到75枚至200枚左右[22][23]。2008年5月，前美国总统吉米·卡特表示：“以色列拥有150枚或者更多枚的核弹头。[183]”尽管面对庞大的国际压力，以色列政府仍然拒绝签署《不扩散核武器条约》，表示这违背以色列自身的国家安全利益[184]。
北大西洋公约组织中主要拥有核武器的国家分别为英国、法国与美国，但只有美国经由共有核武器政策提供核武器给其他没有自己研发核武器的成员国。共有核武器政策的目的是增加北约组织的核武吓阻能力，计划由美国先为非美国制造的战机提供美国的核炸弹以及相对应的装备，之后由其他北约国家提供战机、需要的技术装备、飞行员以及其他“非核心的”工作人员。截至2018年11月，包括比利时[185]、德国[185]、荷兰[185]、土耳其与义大利等北约国家都透过共有核武器政策来部署和储存核武器[185][186][187][188][189]，不过分别在1984年与2001年时曾加入美国核武器部署计划的加拿大和希腊则宣告退出合作[63][187][189][190]。1992年，英国也获得了包括核火炮（Nuclear artillery）、MGM-52长矛飞弹（MGM-52 Lance）等美制战术核武器，主要将这些装备与自身核武器结合并且部署在德国境内。2008年初，美军将所有部署在英国境内的核武器秘密撤出。
过去共有核武器政策的投射工具并不仅限于炸弹方面，例如希腊曾以MIM-14胜利女神-力士飞弹与A-7海盗二式攻击机作为投射平台，加拿大则采用CIM-10飞弹、MGR-1诚实约翰飞弹（MGR-1 Honest John）、AIR-2精灵空对空核弹（AIR-2 Genie）以及可挂载战术核炸弹的CF-104星式战斗机（Canadair CF-104 Starfighter），义大利和土耳其空军部队与美国共同使用PGM-19木星（PGM-19 Jupiter）中程弹道飞弹，英国皇家空军则引入PGM-17雷神（PGM-17 Thor）中程弹道导弹作为部署平台[191]。此外在共有核武器政策之扩展多边核力量计划（Multilateral Force）中则邀请北约各成员国的水面舰艇配备有UGM-27北极星飞弹，英国也购买了北极星飞弹并且安装自己生产的核武器弹头，不过最终这一装备北约水面舰艇的计划遭到废除[192]。苏联解体后，北约成员开始将核武器共用的投射平台转为能够由战机投射的战术核弹[187]。截至2005年，预估美国在欧洲所提供的480枚各式核武器之中，有将近180多枚的B-61战术核子弹处于备战状态[63]。这些核武器存放于由美国空军武器储存暨安全系统（Weapons Storage and Security System）管理的加固飞机掩体（Hardened aircraft shelter）中，其中又以德国靠近卢森堡边境的比歇尔核武器基地最为庞大，该基地拥有11个加固飞机掩体并且配备有44枚核武器，其中便有20枚B-61战术核子弹是规划由德国空军部队进行核武器投射之用[187]。
参与共有核武器政策的成员会就核武器在领土的储存上进行多次磋商，并且在有关核武器的决策下达上是采取共同决定的方式。在和平时期，有关核武器的安全部分主要由美国陆军辖下部队负责，布署于无核武器国家的核武器之储存以及引爆所需之代码由美国掌管，关于核武器的保养以及管理由部署于北约各个主要作战基地的美国空军以及合作国的武装力量共同负责[187]。而如果战争爆发的话，核武器则会安装在参与国家的F-16战隼战斗机或者是龙卷风战斗轰炸机下准备进行投射，但是有关核武器启用的代码仍由美国政府控制。不结盟运动成员曾呼吁所有国家“应该避免任何以军事目的为主的任何形式安排的共有核武器作法”，同时这项作法也可能违反了《不扩散核武器条约》第一条中所提到的“不允许核武器拥有之国家直接或者间接地将核武器转让给他国”[193]。北约组织则认为共有核武器政策与《不扩散核武器条约》并不冲突，因为“部署在欧洲的美国核武器其唯一固定且完整的保管和控制权仍然是美国所拥有”[194][195]。在某种程度上来看，有其他非核武器的北约成员协助处理核武器管理的平时作业，以及将部分战机改造成适合美制核武器都有可能涉嫌一些核武器技术转移的疑虑，同时这些非核武国家也因为共有核武器政策而具有进行核战争的能力。在1968年商讨《不扩散核武器条约》进行谈判时，有关北约组织部分国家拥有核武器部分仍是处于保密状态，包括苏联等一些知道共有核武器协议的国家代表也不将其纳入考量的因素之一，这使得许多签署《不扩散核武器条约》的国家也不知道有相关协定的存在[196]。
俄白联盟中拥有核武器的国家只有俄罗斯。2022年俄罗斯入侵乌克兰，白俄罗斯作为俄罗斯的盟友，支持俄罗斯的入侵，其后两国开始商讨在白俄部署核武。 2023年3月26日，俄罗斯总统普京正式宣布在白俄罗斯部署核武。 2023年5月25日，俄罗斯国防部长绍伊古与白俄罗斯国防部长赫列宁于白俄罗斯首都明斯克签署军事协议，使俄罗斯能够将自身的核武器存放在白俄罗斯领土的特殊储存设施中。 2023年5月26日，白俄罗斯总统卢卡申科表示普京已签署命令，战术核武正在运送至白俄。而白俄罗斯高层官员则表示，西方国家令白俄别无选择，只好在境内部署俄罗斯的战术核武，更指1991年苏联解体后撤回战术核武是合乎逻辑的，因为当时美国提供了安全保证，并且也没实施制裁，但现在一切已经改变。 2023年5月28日，白俄罗斯总统卢卡申科表示，如果有其他国家想要加入俄罗斯与白俄罗斯联盟，他可以保证“每个国家都可以得到核武器”，更邀请哈萨克加入，但遭到拒绝。 2023年6月9日，俄罗斯总统普京表示，特殊储存设施将于7月7日到8日备妥，介时将开始在白俄罗斯部署战术核武。 2023年6月13日，白俄罗斯总统卢卡申科表示，俄罗斯战术核武将于“数天内”在白俄领土完成部署，且如有需要，白俄也有相关设施可部署远程飞弹。其后一天，卢卡申科表示，已开始接收俄罗斯的战术核武，其中有一部分的威力比美国1945年在日本广岛、长崎投放的原子弹还强大3倍。 2023年6月16日，俄罗斯总统普京证实，已在白俄罗斯部署“战术核武”，提醒西方国家无法让俄罗斯蒙受战略失败，并警告勿再武装或援助乌克兰。[197][198][199][200][201][202][203][204] 有关部署是白俄罗斯自苏联解体放弃核武以来，重新获得核武，亦是自苏联解体以来，俄罗斯首次在境外部署核武。
南非早在1948年便开始尝试发展自己的核武器，聘请南非核能公司（South African Nuclear Energy Corporation）负责监督境内铀矿采掘（Uranium mining）与工业贸易量[205]。1957年，南非与美国签署了长达50年的合作条约，依据美国所制定的原子和平（Atoms for Peace）政策来发展自己的核技术[205]。缔结条约之后，南非收购了1座研究用反应炉以及相应使用量的浓缩铀来兴建佩林达巴核电厂（Pelindaba）[205]。1965年，美国艾利斯-查默斯（Allis-Chalmers）提供了20兆瓦的研究用核反应炉SAFARI-1以及90%高浓度的铀燃料给南非[205]。之后南非尝试获得自行生产钸的能力而决定兴建自己的核反应炉，1967年，南非在佩林达巴核电厂建设了次临界反应炉（Subcritical reactor）SAFARI-2，将所制造的浓缩铀产物以及重水与美国分享[205]。原本SAFARI-2是计划将重水与天然铀（Natural uranium）作为主要材料，并且以熔融钠作为和反应炉的冷却装置[205]。1967年南非政府决定投入资源往更容易发展的浓缩铀计划，使得SAFARI-2的钸制备计划遭到废弃[205]。南非国内也开始大规模进行铀矿的开采，借由技术方式来生产足以制造武器等级的原料。
南非被认为曾经尝试与中华民国和以色列等合作以进行核武器制造，其中包括在以色列的技术援助架构出其第一个核装置。1969年，南非资深科学家与巴基斯坦核工程师苏尔坦·巴希鲁丁·马赫默德在英国伯明罕大学会见，就如何进行核研究和铀浓缩实验进行讨论。这批于伯明罕大学进行实验的南非和巴基斯坦的科学家最终研究出所谓的气体离心法技术，于1970年时分别引进自己国家的核武器发展。南非自行发展的核技术以及原本美国政府所提供的资源，南非政府在1971年向采矿业业者发布了相关讯息，1977年于喀拉哈里沙漠上建设了爆炸测试装置[205]。南非于1980年代时开始生产自行研发的枪式核分裂武器，开始筹画自己作为吓阻使用的核武器存备量[206]。1979年9月22日于印度洋所发现有疑似进行核武器测试的迹象，常被认为是南非与以色列共同展开核武器测试。苏联间谍阿列克谢·米哈伊洛维奇·科兹洛夫提供的情报指出，以色列自身缺乏足够的土地才与南非共同策画这次核试验。南非核弹主要由空军的英国坎培拉轰炸机（English Electric Canberra）以及海盗攻击机（Blackburn Buccaneer）作为投射平台使用，但在这期间也不断尝试发展出相应的洲际弹道飞弹技术。
由于预期南非种族隔离废除将会在1990年代以前，为了迫使非洲人国民大会改组及解除武装，也为防南非核技术在白人政府被推倒后因无人管理而可能被新政权出售的疑虑，南非总统弗雷德里克·威廉·戴克拉克于1990年宣布销毁当时所拥有存放在比勒陀利亚的7枚核弹，南非成为世界上第一个自愿放弃所拥有核武器的国家[207]。销毁核武器的工作于1993年执行完成，隔年由国际原子能总署加以确认。1991年，南非正式签署《不扩散核武器条约》[208]。
冷战期间，阿尔巴尼亚、罗马尼亚、保加利亚、捷克斯洛伐克、波兰、匈牙利以及东德参与华沙条约组织，在苏联为主要核武器使用国的情况下各个卫星国都曾部署过核武器。1991年华沙条约组织解散以及苏联解体后，只剩下白俄罗斯、哈萨克和乌克兰等前苏联国家继续拥有核武器，这些国家多决定将自身领土内的核武器转移给俄罗斯。哈萨克在1995年将从苏联所获得的1,400枚核武器转交给俄罗斯[209]，白俄罗斯在1996年将领土上原本驻扎有81枚单核弹头的导弹全数转移给俄罗斯[210]。乌克兰在1991年苏联解体后获得了将近5,000多枚战略核武器，一度成为世界上规模第三大的拥有核武器存备的国家，甚至比英国、中华人民共和国和法国所拥有的核武器总和还要多[211]。1994年3月开始乌克兰陆续透过铁路运输所拥有的核武器到俄罗斯[212]，到1996年6月1日已经出售领土内的所有核武器并且将其转移到俄罗斯军方进行拆解，乌克兰也成为无核武器国家[213][214]。之后包括白俄罗斯、哈萨克和乌克兰等国家陆续签署《不扩散核武器条约》。在2009年12月4日美国和俄罗斯发表的一份联合声明中，美国总统巴拉克·欧巴马和俄罗斯总统德米特里·梅德维杰夫进一步证实乌克兰、白俄罗斯和哈萨克早在1994年便已经放弃拥有核武器[215]。
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