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海琺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。