اولین تلاشهای ایران برای دستیابی به فناوری هستهای به دهه 50 میلادی باز میگردد. تئوریهای هستهای ایران در این زمان بسیار بلندپروازانه مینمود و شاه به آن توجه زیادی داشت.
نخستین کشوری که ایران را به دستیابی به فناوری هستهای ترغیب و این تکنولوژی را به ایران منتقل کرد ایالات متحده آمریکا، نخستین مخالف امروزی ایران در تحقق فعالیتهای هستهایش بود. در راستای حمایتهای آشکار ایالات متحده، ایران در سال 1958، به عضویت آژانس بینالمللی انرژی اتمی (I.A.E.A) درآمد. از این زمان به بعد نمایندگان ایران در نشستهای آژانس حضور داشتند اما از آنجا که هنوز ایران در ابتدای راه بود، نمیتوانست گزارشی ارائه کند.
تا اینکه در سال 1965، پس از طرح الحاق ایران به کنوانسیون آژانس بینالمللی، این مساله در اداره حقوقی وزارت امور خارجه وقت ایران توسط آقایان (هرمیداس باوند، پرویز مهدوی و عضدالدین کاظمی) که اولین تیم حقوقی هستهای ایران را تشکیل میدادند، بررسی شد و ایران در همان سال، این قرارداد را با آژانس به امضاء رساند.
پس از آن، آمریکا اولین رآکتور تحقیقاتی 5 مگاواتی آب سبک را به ایران فروخت و شرکت آمریکایی (AMF)، این رآکتور را در دانشگاه تهران نصب و راهاندازی کرد. شایان ذکر است این رآکتور از اورانیوم غنی شده با خلوص 93 درصد استفاده میکرد و آمریکا پیش از وقوع انقلاب اسلامی، حدود 5 کیلوگرم سوخت اورانیوم غنی شده سطح بالا به ایران داد که تحت نظارت و تدابیر حفاظتی آژانس بینالمللی انرژی اتمی در انبار سوخت مصرف شده در محل رآکتور تهران نگهداری میشود و تا امروز مرتبـاً تحت بازرسی و غیررسمی کارشناسان و بازرسان آژانس بینالمللی انرژی اتمی می باشد.
یک سال بعد، ایران در سال 1968، پیمان عدم تکثیر سلاحهای هستهای ((N.P.T را پذیرفت و در سال 1970، آن را در مجلس شورای ملی به تصویب رساند. اندکی بعد در سال 1974_(1353)، شاه سازمان انرژی اتمی ایران (A.F.O.I) را تاسیس کرد و دکتر اعتماد، به ریاست آن منصوب شد.
این سازمان با گسترش سریع، عهدهدار تعهدات سنگین ساخت 4 نیروگاه در (بوشهر و دارخوین)، ایجاد تاسیسات آبشیرینکن در بوشهر، تامین سوخت و پشتیبانی تکنولوژیکی از نیروگاهها و قرارداد ساخت 4 نیروگاه دیگر در اصفهان و استان مرکزی شد. این مرکز از آن پس مرکز تحقیقات هستهای (NRC) نام گرفت.
در این زمان دانشگاه تهران نیز در زمینه فناوری هستهای فعال شد و تربیت دانشجو در این رابطه را آغاز کرد. این دانشگاه قبل از انقلاب حتی کارشناسی ارشد مهندسی هستهای ارائه میکرد. همچنین دانشگاه شیراز نیز رشته مهندسی هستهای ارائه میداد و در این راستا دانشجویانی نیز برای تحصیل در رشتههای مرتبط با انرژی هستهای به خارج اعزام شدند.
لذا سازمان انرژی هستهای ایران، مذاکره با شرکتهای آمریکایی، فرانسوی و آلمانی را از اوایل دهه 70 برای احداث نیروگاههای فوقالذکر و همچنین نیروگاهی در اطراف شهر بندری بوشهر آغاز کرد.
سال 1974، نقطه عطفی در تحقیقات هستهای ایران در زمان پهلوی محسوب میشود، چرا که در این سال ایران قراردادی با بنیاد پژوهشی استنفورد آمریکا (Stanford research institute) یا SRI منعقد کرد که طی آن این مرکز پژوهشی وابسته به دانشگاه استنفورد، مجری تحقیق و ارائه چشماندازی میان مدت در ابعاد اجتماعی، اقتصادی و صنعتی برای توسعه ایران شد.
بنیاد استنفورد نهایتاً در یک مطالعه 20 جلدی که تحت عنوان (SRl Report) به ایران ارائه کرد، پیشرفت صنعتی و اقتصادی ایران را متکی به تولید 20 هزار مگاوات برق تا سال 1995 و راه اساسی تولید این مقدار برق را از طریق تاسیس نیروگاههای هستهای در ایران قلمداد کرد.
براساس راهکار مطالعه مذکور، ایران در نوامبر 1974(5 سال پیش از وقوع انقلاب اسلامی) قرارداد احداث دو رآکتور آب سبک 1300 مگاواتی، برای نصب در بوشهر را با شرکت آلمانی زیمنس به امضا رساند و در این زمینه بیش از دو هزار متخصص آلمانی و کارشناس ایرانی اجرای این طرح را که در زمان خود یکی از بزرگترین و کمنظیرترین پروژههای نیروگاه اتمی محسوب میشد را آغاز کردند و پیشبینی میشد این پروژه عظیم تا پایان سال 1980 تکمیل شود که وقوع انقلاب ایران و آغاز جنگ تحمیلی ادامه آن را متوقف ساخت. در ادامه، ایران یک قرارداد چرخه سوخت هستهای ده ساله قابل تمدید با آمریکا در سال 1974، آلمان غربی در سال 1976 و فرانسه 1977 در سال منعقد نمود. (کشورهای غربی در این دوره برای ارائه چرخه سوخت هستهای از جمله غنیسازی به ایران با یکدیگر رقابت میکردند.)
تا وقوع انقلاب اسلامی در فوریه 1979، رآکتور شماره یک بوشهر به میزان 85 درصد و احداث رآکتور شماره دو نیز 65درصد پیشرفت فیزیکی داشتند.
پس از انقلاب شرکت آلمانی زیمنس، حاضر به تکمیل نیروگاه هستهای بوشهر نشد و به جای آن پیشنهاد تکمیل این طرح با رآکتورهایی که با گاز طبیعی کار میکردند داد، که ایران با آن مخالفت کرد و از آنجایی که در این برهه ایران نمیتوانست فشار بینالمللی چندانی به آلمان غربی وارد کند، لذا مشاجره حقوقی بر سر این طرح ناتمام تا سال 1988 ادامه یافت و ایران درخواست غرامت کرد، اما سرانجام شرکت زیمنس با حمایت کمیسیون تجارت بینالمللی در پاریس، از این ماجرای حقوقی پیروز بیرون آمد و هیچ غرامتی به ایران پرداخت نشد.