控制大氣中的碳排放將需要多種能源技術的結合——可能包括核反應堆，核反應堆不排放碳，但由於發生過幾次重大事故而被視為有風險。這種風險可能會大大降低。
商業反應堆幾十年來一直使用相同的燃料：二氧化鈾小球堆疊在由鋯合金製成的長圓柱形棒中。鋯允許小球裂變產生的 нейтроны легко 在浸沒在反應堆堆芯水中的許多棒之間透過，從而支援自持的、產生熱量的核反應。
問題是，如果鋯過熱，它會與水反應產生氫氣，氫氣會爆炸。這種情況引發了世界上最嚴重的兩起反應堆事故：1979年美國三哩島潛在的爆炸和部分熔燬事故，以及2011年日本福島第一核電站的爆炸和輻射洩漏事故。（1986年切爾諾貝利事故是由錯誤的反應堆設計和操作造成的。）
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西屋電氣公司和法馬通等製造商正在加速開發所謂的耐事故燃料，這種燃料不太可能過熱——即使過熱，也會產生極少甚至不產生氫氣。在某些變體中，鋯包殼被塗層以最大限度地減少反應。在另一些變體中，鋯甚至二氧化鈾都被不同的材料取代。新的配置可以稍作修改就滑入現有的反應堆中，因此可以在2020年代逐步投入使用。已經開始的徹底的堆內測試必須證明是成功的，監管機構也必須感到滿意。額外的好處是，新燃料可以幫助工廠更有效地執行，使核電更具成本競爭力——這對於製造商和電力公司來說是一個重要的動力，因為天然氣、太陽能和風能的成本更低。
儘管核電在美國停滯不前，並在德國和其他地方被逐步淘汰，但俄羅斯和中國正在積極建設。這些市場對於這些新型燃料的製造商來說可能利潤豐厚。
俄羅斯也在部署其他安全措施；國營公司俄羅斯國家原子能公司最近在國內和國外安裝的裝置具有更新的“被動”安全系統，即使工廠斷電且冷卻劑無法主動迴圈，也能抑制過熱。西屋電氣和其他公司也將被動安全功能納入了其更新的設計中。
製造商還在試驗“第四代”模型，這些模型使用液態鈉或熔鹽代替水來傳遞裂變產生的熱量，從而消除了產生危險氫氣的可能性。據報道，中國計劃今年將其示範氦冷反應堆連線到電網。
在美國，長期以來，缺乏永久性的深地質乏燃料儲存庫一直制約著該行業的擴張。政治情緒可能正在發生變化。今年春天，令人驚訝的是，十幾位美國立法者提出了重啟內華達州尤卡山核廢料儲存庫許可的措施，該儲存庫自1987年以來一直被譽為該國主要的儲存地點。與此同時，阿拉斯加州參議員麗莎·穆爾科斯基正在倡導在愛達荷國家實驗室開發的非常小的模組化反應堆。（俄羅斯國家原子能公司也在製造小型反應堆。）一群西部州已與俄勒岡州的NuScale Power公司達成了關於購買十幾座模組化反應堆的初步協議。改進的燃料和小堆的發展可能是核電復興的重要組成部分。