２５日午前、北朝鮮が核実験の強行に続き、午後には地対空短距離ミサイル１発を発射した。
朝鮮中央通信は同日午前１１時５９分、「地下核実験を成功裏に実施」というタイトルで、「北朝鮮の科学者、技術者の要求に従って、共和国の自衛的核抑止力を強化するための措置の一環として、主体９８（２００９）年５月２５日、再度の地下核実験を成功裏に行なった」と明らかにした。
気象庁は、「２５日午前９時５４分４３秒、咸鏡北道吉州郡豊渓里（ハムギョンプクト・キルチュグン・プンゲリ）付近で、マグニチュード４.４の地震が発生したことを感知した」と明らかにした。震源地は北緯４１.２８度、東経１２９.１３度で、地震が発生してから約４０秒経った午前９時５５分３１秒に、江原道（カンウォンド）の束草（ソクチョ）観測所で最初に感知された。李トクス地震監視課長は、「感知された地震の波形を分析した結果、人工の地震と判明された。自然の地震と違い、震源が地表面から遠くない」と説明した。
韓国地質資源研究院などによると、この地震の規模は、０６年１０月に断行された核実験（規模３.９）の時よりも大きく、今回の核実験の規模が１回目より大きいと分析された。
北朝鮮は、核実験の直前、米国に通知したという。
また、北朝鮮は２回目の核実験実施に続き、午後１２時８分頃、咸鏡北道花坮郡舞水端里（ハムギョンプクト・ファデグン・ムスダンリ）で、射程１３０キロメートルの地対空短距離ミサイル１発を発射したことが観測されたと、政府当局者は伝えた。
政府は同日午後１時３０分、緊急国家安全保障会議（ＮＳＣ）を開き、対応策を話し合った。
李明博（イ・ミョンバク）大統領は、ＮＳＣ会議の席で、「実に残念だ。政府はいかなる状況であれ動揺せず、毅然かつ堂々と対応し、隙のない安保態勢で、国民が不安を抱かないようにせよ」と指示したと、李東官（イ・ドングァン）大統領府報道官が伝えた。
李大統領は同日午後、日本の麻生太郎首相と１０分間、電話による会談を行ない、緊密に協力し、対処することで一致した。
政府は、公式声明で、「今回の核実験は、韓半島だけでなく、北東アジアと世界平和に対し、深刻な脅威であり、国際非拡散体制に対する重大な挑戦だ。追加核実験を禁止した国連安保理決議１７１８号を明確に違反したものであり、受け入れることができない挑発行為だ」とし、核兵器計画の廃棄と核拡散禁止条約（ＮＰＴ）体制の復帰を求めた。
外交通商部は、北朝鮮の核問題を話し合う６者協議の参加国および国連などの国際社会との協力に乗り出した。統一部は２６日から、開城（ケソン）工業団地の訪問を除く、韓国国民の訪朝を当分の間、許可しないことを決めた。国防部と合同参謀は、全軍に北朝鮮に対する警戒態勢の強化を指示し、北朝鮮の挑発の可能性に備えるなど、非常体制に突入した。
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