直到新千年來臨之際，這種情況才發生變化。麻省理工學院核工程師查爾斯·弗斯伯格回憶道：“中國和南亞（以及世界上其他任何缺乏石油和天然氣的地方）核電站的建設工作開始起步。”（目前共有64座核反應堆處于在建階段，數百個核反應堆處于計劃階段）。他說：“美國政府認識到，如果在核能方面無所作為，終將無法坐到談判桌上”。此外，氣候變化問題也同樣驅使美國和歐洲對核技術重新產生興趣。由于風能和太陽能產出的不穩定性，要擺脫對化石能源的依賴，就必須擁有一個認真的核計劃。

　　激進的投資

　　核計劃重新啟動的結果之一就是，2002年2月由美國能源部宣布啟動“美國核電2010計劃”，這是一項由政府和工業界共同分擔費用的計劃，旨在幫助制造商來開發具有先進安全特性（如在發生事故的情況下，利用重力和自然對流機制，能夠保持冷卻劑的流動）的輕水反應堆并獲取執照。目前全世界已有數個這種類型的反應堆正處于計劃階段，其中包括美國在建的4座反應堆——這是首批新一代反應堆。

　　2011年，美國能源部開始實施費用分擔的小型模塊反應堆開發計劃，在該計劃中更為激進的設計方案也獲得了開發機會。這種反應堆設計的目標是，擯棄目前耗資巨大的千兆瓦級核電廠（其建設費用大約為100億到150億美元），趨向于建立裝機容量為250兆瓦或者更小的小型模塊反應堆。其規模足夠小，能夠在工廠進行批量生產，然后運輸到指定地點。四家擁有先進輕水反應堆設計能力的設計商共同競爭該合同，2012年11月20日由美國巴威公司（B＆W公司）領導的財團贏得了此項設計招標。

　　但其他設計方案也有可能受益，皮特森說：“如果我們能夠產生一個輕水小型模塊反應堆市場，將使原型先進反應堆市場的開發更加容易。”電力公司能夠利用簡單的模塊“即插即用”方式來試驗新技術。皮特森進一步說，如果可以，很好；如果不可以，也沒有太大的損失。“這就降低了其整體風險門檻。”

　　“即插即用”模塊的主要方案是高溫反應堆，正如其名字所暗示的那樣：它們產生蒸汽的溫度最高可達1000℃，遠高于輕水反應堆大約300℃的溫度。這就要需要一些激進的不同設計選擇，如采用氦氣取代水來獲得熱能、用由鈾氧化物和碳化物制成的耐熱燃料等。

　　這樣的反應堆不會發生堆芯熔毀事故，燃料的融點很高，在最高溫度達1600℃時燃料依然能處于穩定狀態，這一溫度比最壞的情況——即全部供電中斷和冷卻劑失靈進而造成反應堆芯熔毀——還高數百度。高溫使反應堆在生產電力方面效率更高，同時它們可以向工業技工供熱，減少碳排放。在美國，工業用能源（如石油裂解和塑料制造）約占全國能源供應總量的23%，其中大部分工業生產中都需要在至少700℃以上的高溫條件下進行。目前，主要是利用燃燒天然氣來實現如此高溫的條件，高溫反應堆能夠提供零碳排放的替代方案。

　　目前，全球已經有若干個商業高溫反應堆正處于開發之中。2012年，一家石油化學公司和反應堆制造商同意支持法國核工業公司阿?，m集團設計安塔爾高溫氣冷堆。美國陶氏化學公司電力和蒸汽部門主管弗雷德·莫爾說：“現在所要做的就是耗資8億美元的設計工作，使之達到核能管理委員會認可的程度以獲得許可證。”他估計這一進程將需要5到7年。如果一切都能按計劃進行，從本世紀20年代開始，高溫系統將會成為即將開發的先進核反應堆中的首批。

　　緊隨其后的是快反應堆——它能夠應對高溫反應堆所無法解決的乏燃料問題。快反應堆能夠消耗掉乏燃料，將核廢料轉變為能量并免除了處置問題。