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核能具有很多优点：同可再生能源一样零碳排;无需像天然气那样面对价格波动;相比煤炭行业的高事故率，核能的安全记录要好得多。
基于这些原因，中国、印度和中东国家都对核电寄予厚望。但核电在美国的发展却略显黯淡。美国能源信息署(EIA)的预测显示，到2040年，美国核能发电占比仅为3%——与饱受争议的火电占比相当。
诚然，因其自身特性，核能的发展面临多重挑战，比如居高不下的成本、敏感的安全问题、核废料管理以及核扩散风险。
核电站的建筑结构之复杂令人咋舌。相比其它主流发电站，修建核电站成本更高，建筑时间也更长。EIA估计，修建一座核电站的平均时间是6年——这是修建燃气电站、燃煤电站、风电场、太阳能电站所需时间的2-3倍。
工期太长会导致很多问题，比如更为繁杂的财务条款、通货膨胀导致成本增加、以及工程问题。核电站的基础建设成本大约是5429美元/千瓦，相比之下，燃煤和燃气电厂的成本都在它之下。
潜在解决方法有二，一是引入碳价机制，比如收取碳税或进行碳交易。由于核电丝毫不排放任何温室气体，因此在碳价机制下，它将成为最具潜力的替代能源。其次是使用小型的模块核反应堆，有效缩短工时、降低成本。小型反应堆的大小只有传统反应堆的1/10至1/3不等，比如SMR，能够使用工厂生产的模块元件，并且这些元件易于运输。
但美国核管理委员会(NRC)迄今未向SMR发放证书。并且有批评家认为，小型核反应堆近年来无法扩大规模，也无法降低大型核电厂的每千瓦建筑成本。
同时，美国一些州已经允许公共事业公司向顾客预先收取电站修建费用，这也是一种降低成本的方法。但批评家表示，这相当于将风险从公共事业公司转嫁到消费者身上，绝非长久之计。
至于安全问题，福岛核电事故再次强化了公众对核电站的负面印象：灾难发生后，电厂周围变成充满辐射的“地狱”，政府和企业必须花费大量资金清理事故现场和净化周边环境。
尽管其它行业同样有可能发生大型灾难性事故——比如原油泄漏、化学物品爆炸等，其影响也会延续若干年，但由于核反应堆使用放射性物质，其潜在核事故危险更为巨大，因此在公众认知中属于重大风险。
在福岛核事故中，核反应堆由于缺乏后备电源导致温度过高，最终发生爆炸和放射物质泄露。核电站可以依靠提高防汛保护等级、增加后备电源的安全性和多样性等有效规避风险。
新型核反应堆拥有依靠地心引力运行的冷却系统，理论上说完全可以避免福岛核事故重演。另外，更好的核废料储存设施也能有效防止核事故发生。
一些专家认为，钍是更为安全的核燃料。相比铀，钍储量更多，并且它不是可裂变物质，这意味着核反应能够自行停止，从而有效避免灾难发生。但批评家诟病这类反应堆的投产时间过长，可能需要花费数十年时间去设计、测试和修建一系列钍燃料核反应堆及其配套基础设施。
核废料也是一个棘手的问题。1982年，美国国会决定将核废料储存在地下。整个行业正在等待相关政策法规出台，以便执行这项决定。联邦政府为了修建地下储存设施目前已经花费了数十亿美元。
现在，核废料通常被贮存在核电站附近的临时设施中，例如特制的桶或者水池。事实上，处理核废料并不会带来太大的经济负担。
由于奥巴马政府拒绝了在内华达州尤卡山建立地下核废料储存设施的提议，有人建议在地下核废料设施正式运行之前(预计在本世纪中叶)，建立一个临时的露天核废料储存场。
临时储存既不需要巨额投资，又能够将核废料移出核电站，非常具有吸引力。但行业专家担心临时储藏会由于政治决策的滞后性而成为永久储藏。而核废料因数量巨大，也确实需要某种形式的永久储存。
包括日本在内的一些国家将核废料循环处理，这种处理方式代价高昂。此外，核废料若不能妥善处理将导致核扩散，因为核废料中含有分离钚。
除此之外，核电站的使用也增加了人们对于核武器扩散的恐惧，这种恐惧一直在限制全球核电扩张。理论上来说，任何能够将铀浓缩之后用于制造民用核电站的国家，都具备进一步使用浓缩铀制造核武器的能力。
美国目前的核燃料再处理还没有达到商用级别，这有效限制了核扩散的风险。此外限制拥有浓缩铀能力的国家进行核武器级别的铀浓缩，亦能有效控制核扩散。
总体而言，核电能否被广泛使用并不仅仅取决于技术的发展情况，也取决于是否有合适的时机和政策能够托它一把。
