直到新千年来临之际，这种情况才发生变化。麻省理工学院核工程师查尔斯·弗斯伯格回忆道：“中国和南亚（以及世界上其他任何缺乏石油和天然气的地方）核电站的建设工作开始起步。”（目前共有64座核反应堆处于在建阶段，数百个核反应堆处于计划阶段）。他说：“美国政府认识到，如果在核能方面无所作为，终将无法坐到谈判桌上”。此外，气候变化问题也同样驱使美国和欧洲对核技术重新产生兴趣。由于风能和太阳能产出的不稳定性，要摆脱对化石能源的依赖，就必须拥有一个认真的核计划。
激进的投资
核计划重新启动的结果之一就是，2002年2月由美国能源部宣布启动“美国核电2010计划”，这是一项由政府和工业界共同分担费用的计划，旨在帮助制造商来开发具有先进安全特性（如在发生事故的情况下，利用重力和自然对流机制，能够保持冷却剂的流动）的轻水反应堆并获取执照。目前全世界已有数个这种类型的反应堆正处于计划阶段，其中包括美国在建的4座反应堆——这是首批新一代反应堆。
2011年，美国能源部开始实施费用分担的小型模块反应堆开发计划，在该计划中更为激进的设计方案也获得了开发机会。这种反应堆设计的目标是，摈弃目前耗资巨大的千兆瓦级核电厂（其建设费用大约为100亿到150亿美元），趋向于建立装机容量为250兆瓦或者更小的小型模块反应堆。其规模足够小，能够在工厂进行批量生产，然后运输到指定地点。四家拥有先进轻水反应堆设计能力的设计商共同竞争该合同，2012年11月20日由美国巴威公司（B＆W公司）领导的财团赢得了此项设计招标。
但其他设计方案也有可能受益，皮特森说：“如果我们能够产生一个轻水小型模块反应堆市场，将使原型先进反应堆市场的开发更加容易。”电力公司能够利用简单的模块“即插即用”方式来试验新技术。皮特森进一步说，如果可以，很好；如果不可以，也没有太大的损失。“这就降低了其整体风险门槛。”
“即插即用”模块的主要方案是高温反应堆，正如其名字所暗示的那样：它们产生蒸汽的温度最高可达1000℃，远高于轻水反应堆大约300℃的温度。这就要需要一些激进的不同设计选择，如采用氦气取代水来获得热能、用由铀氧化物和碳化物制成的耐热燃料等。
这样的反应堆不会发生堆芯熔毁事故，燃料的融点很高，在最高温度达1600℃时燃料依然能处于稳定状态，这一温度比最坏的情况——即全部供电中断和冷却剂失灵进而造成反应堆芯熔毁——还高数百度。高温使反应堆在生产电力方面效率更高，同时它们可以向工业技工供热，减少碳排放。在美国，工业用能源（如石油裂解和塑料制造）约占全国能源供应总量的23%，其中大部分工业生产中都需要在至少700℃以上的高温条件下进行。目前，主要是利用燃烧天然气来实现如此高温的条件，高温反应堆能够提供零碳排放的替代方案。
目前，全球已经有若干个商业高温反应堆正处于开发之中。2012年，一家石油化学公司和反应堆制造商同意支持法国核工业公司阿海珐集团设计安塔尔高温气冷堆。美国陶氏化学公司电力和蒸汽部门主管弗雷德·莫尔说：“现在所要做的就是耗资8亿美元的设计工作，使之达到核能管理委员会认可的程度以获得许可证。”他估计这一进程将需要5到7年。如果一切都能按计划进行，从本世纪20年代开始，高温系统将会成为即将开发的先进核反应堆中的首批。
紧随其后的是快反应堆——它能够应对高温反应堆所无法解决的乏燃料问题。快反应堆能够消耗掉乏燃料，将核废料转变为能量并免除了处置问题。