核能具有能量密度高、供能穩定、
碳排放低等優勢，對于波動性的太陽能和風能發電來說是良好的穩定劑。在全球范圍內，核能不僅是實現“雙碳”戰略目標的重要支柱
能源，更被視為能源現代化產業的工業技術集大成者，其對能源清潔
低碳轉型和科技轉型變革具有戰略性帶動作用。2021年9月，《中共中央 國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》明確指出，“積極安全有序發展核電”。據測算2060年核電的總發電量達到2.7萬億度，2021年我國核電發電裝機容量約5000萬千瓦，還有很大的提升空間。
核能的利用包括核裂變和核聚變兩種方式。關于核裂變主要有以下三個問題需要解決，一是安全性，二是核燃料的持續穩定供應，三是乏燃料安全處理處置。我國已經探明的鈾資源約27萬噸，按當前核電水平，已探明鈾資源支持約40年，核燃料的持續穩定供應急需解決。當前我國乏燃料已累積近2萬噸，每年新產生約1千噸，主要采用濕式暫存法處理，濕式暫存費約4萬元/(噸·年)，乏燃料安全處理處置急需解決。
近年來，我國核電技術持續取得進步。關于核電的安全性問題，2021年12月，
山東榮成石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程送電成功，是全球首個并網發電的第四代高溫氣冷堆核電項目，核安全性能較高，標志著我國成為世界少數幾個掌握第四代核電技術的國家之一。關于鈾資源短缺問題，中科院設立“釷基熔鹽堆核能系統(TMSR)”先導專項，以釷為核燃料具有資源豐富、核廢料少、毒性低和固有防核擴散等優點，還可減少稀土開采中的釷資源流失和放射性環境污染，是核能發展重要方向之一。但這目前還是研究項目，還沒有達到應用程度。關于核乏燃料的安全處理，我們目前也正在進行重要的科研項目，瞄準解決這個問題。
核聚變反應是宇宙中的普遍現象，它是恒星(例如太陽)的能量來源。核聚變能也是能源發展的前沿方向，被視為未來社會的“終極能源”，如果人類可以掌控這種能量，就能擺脫目前地球的能源與環境危機困擾。到目前為止，人類對受控核聚變的研究主要分為兩類：
一類是磁約束核聚變，如“國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃”，它是全球規模最大、影響最深遠的國際科研合作項目之一。ITER裝置是一個能產生大規模核聚變反應的超導托克馬克，俗稱“人造太陽”。中國科學家積極參與國際熱核聚變實驗堆(ITER)相關工作，2021年5月，中科院建造的東方超環(EAST)在核聚變研究上取得進展，成功實現可重復的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運行，進一步證明核聚變能源的可行性，也為邁向商用奠定了物理和工程基礎。
2022年2月，歐洲核聚變研發創新
聯盟、國際熱核聚變實驗堆計劃(ITER)等單位聯合宣布，實現了受控核聚變能量的新紀錄，它們在目前世界上最大的聚變反應堆，即在歐洲聯合環(JET)中，將氫的同位素氘和氚加熱到了1.5億攝氏度并穩定保持了5秒鐘，同時核聚變反應發生，原子核融合在了一起，釋放出59兆焦耳的能量。有測算稱，這相當于11兆瓦電力，大約能夠為一個普通家庭提供一天的電力。JET是世界上唯一一個能夠實現“氘氚聚變”反應的實驗裝置，保持著核聚變最大能量輸出紀錄。EAST更偏向于磁約束實驗，并不實現核聚變反應，這是因為在EAST運行過程中，等離子體內只有D核素(氘)，沒有T核素(氚)。EAST實驗的意義主要在于研究如何長時間穩定地約束等離子體，以便為我國參與的ITER項目及CFETR提供實驗支持，維持聚變反應、解決材料輻照問題、能量轉換、T滯留問題等都不是它的研究重點。我國自己籌建的中國聚變工程實驗堆(CFETR)，以實現聚變能源為目標，將研究走向實用化，可以彌補EAST不能發電等缺點。
另一類實現核聚變的方式是激光核聚變。2022年的12月，美國能源部官員宣布，加州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室，首次成功在核聚變反應中實現“凈能量增益”，即聚變反應產生的能量大于促發該反應的激光能量。實驗向目標輸入了2.05兆焦耳的能量，產生了3.15兆焦耳的聚變能量輸出，能量增益達到153%。3.15兆焦耳的能量相當于二兩炸藥的爆炸威力。這是世界上首次激光核聚變點火，是一個里程碑式的工作，引起了科學界和社會的廣泛關注。當然，目前激光核聚變具有時間短，發電效率低等特點，科學上具有重要意義，可應用在一些特殊領域，離商業發電還有很長的路要走。2020年，中科院也立項部署了與美國不同技術路徑的激光核聚變研究工作。
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