核電發展的趨勢是安全水平更加卓越、經濟性更好、核燃料利用率更高、廢物產生量更少。本世紀初，美國提出并創立第四代先進核能系統國際合作研發論壇(GIF)，致力于研發可持續利用的清潔、安全、經濟的先進核能系統。目前的研究表明，快堆核能系統是先進核能系統及其核燃料循環體系成熟度和研究基礎最高的堆型之一。

    快中子堆是由快中子引起鏈式裂變反應并可實現核燃料增殖的反應堆，在運行中既消耗易裂變材料，又生產新易裂變材料，而且所產可多于所耗，能實現易裂變材料的增殖。相比熱中子堆，快堆對資源的利用率可以提高數十倍。我國堅持熱堆-快堆-聚變堆的“三步走”核能發展戰略，我國實驗快堆已于2010年7月達到臨界，2011年7月并網發電。我國成為繼美、英、法、俄等國之后，世界上第八個擁有快堆技術的國家。隨著實驗快堆的臨界發電，下一步，我國將開發60萬千瓦或更大功率的快堆商用核電站。

    被推薦的第四代先進核能系統中還包括高溫氣冷堆、超臨界水堆、熔鹽堆。高溫氣冷堆具備固有安全特性，任何事故情況下都不會發生堆芯熔化事故，且產生的高溫能夠多用途利用，并可采用模塊化方式建造大大縮短工期。我國高溫氣冷堆研發建設已經走在了世界前列，全球首座20萬千瓦示范工程已經開工建設。我國的熔鹽堆、超臨界水堆、核能聚變堆、聚變裂變混合堆科研開發工程也在積極研究中。