核电发展的趋势是安全水平更加卓越、经济性更好、核燃料利用率更高、废物产生量更少。本世纪初，美国提出并创立第四代先进核能系统国际合作研发论坛(GIF)，致力于研发可持续利用的清洁、安全、经济的先进核能系统。目前的研究表明，快堆核能系统是先进核能系统及其核燃料循环体系成熟度和研究基础最高的堆型之一。
快中子堆是由快中子引起链式裂变反应并可实现核燃料增殖的反应堆，在运行中既消耗易裂变材料，又生产新易裂变材料，而且所产可多于所耗，能实现易裂变材料的增殖。相比热中子堆，快堆对资源的利用率可以提高数十倍。我国坚持热堆-快堆-聚变堆的“三步走”核能发展战略，我国实验快堆已于2010年7月达到临界，2011年7月并网发电。我国成为继美、英、法、俄等国之后，世界上第八个拥有快堆技术的国家。随着实验快堆的临界发电，下一步，我国将开发60万千瓦或更大功率的快堆商用核电站。
被推荐的第四代先进核能系统中还包括高温气冷堆、超临界水堆、熔盐堆。高温气冷堆具备固有安全特性，任何事故情况下都不会发生堆芯熔化事故，且产生的高温能够多用途利用，并可采用模块化方式建造大大缩短工期。我国高温气冷堆研发建设已经走在了世界前列，全球首座20万千瓦示范工程已经开工建设。我国的熔盐堆、超临界水堆、核能聚变堆、聚变裂变混合堆科研开发工程也在积极研究中。