2000年10月、堀達也知事（当時）は道民の反対の声を押し切り、核燃料サイクル開発機構（現日本原子力研究開発機構〔原子力機構〕）による、幌延町への核のゴミ地層処分研究施設の立地を受け入れた。道民や道議会からの反対意見に対しては、同機構や幌延町との間で「3者協定」を締結。これを放射性廃棄物を持ち込ませない「担保措置」と位置づける一方で、処分研究の「一層の推進」と「特定放射性廃棄物の持ち込みは受け入れ難い」との抱き合わせによる道条例を制定し、国策事業を容認している。
　当初の計画では、処分研究の期間は「20年程度」とされていた。
　機構は2001年4月に「幌延深地層研究センター」を開所し、ヘリコプターによる空中物理探査を皮切りにボーリングなどを続け、03年には同センター用地として約19ヘクタールの牧場跡地を取得。同年夏に地下研究施設の造成工事に着手し、翌年に深さ350メートルの地下坑道が完成した。