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由于全球化石能源的过度使用，使其储量迅速减少并将在150年内枯竭，而人口迅速增长和经济发展需要更多的能源。当今全球人口为70亿，到2050年将增至90亿。据国际能源局估计，到2030年全球能源需求将比目前增加50%，中国经济在粗放型模式下快速发展，能源利用率不高，能源供需矛盾突出。当前能源缺口为8%，2030年将缺20%，2050年将缺30%。中国化石能源如无新储量发现将在近50年内枯竭。在环境方面，全球温室气体二氧化碳等增加迅速，导致冰川消融，海平面升高，自然灾害频发。中国在能源消耗和二氧化碳排量方面均已占全球首位。所以需节能减排，发展清洁高效、可持续发展的新能源，以便过渡到未来的可持续发展能源时期。对中国而言，更需改变当前以煤为主的不合理能源结构。核能发电在安全性、经济性、环保性和稳定性方面均有其固有的特点，因而在能源结构中占有重要地位。
1.核电的安全性
核电站在选址、设计、建造和运行各阶段均将安全性放在首位，其安全系统要求能确保安全停堆、堆芯冷却和余热导出，设置多道防止裂变物质等放射性物质外泄屏障，反应堆必须在可监测状态下运行，要使事故时放射性物质释放到环境中的可能性降到最低。如第三代核电机组要求堆芯熔化概率低于10 -5 /堆年，发生大的放射性泄漏概率低于10 -6 /堆年。第四代核电机组的安全性要求还要高。核电站运行时，周围居民实际受到核辐射的放射性剂量是很小的，一般只有50μSv/a（微西弗/年，其中Sv是辐射剂量单位）。人们在海平面高度生活时，从本体环境中受到的放射性剂量就要达到1 000μSv/a。海拔每增高 500 m，人们受到的放射性剂量会增加 100~200μSv/a。所以核电站运行时对附近人们放射性剂量的增值是不大的，增加致癌危险性仅相当于经常佩带一只夜光表的影响。燃煤电站燃烧产物内含有多种放射性致癌物质如镭、钍等，对同样发电量而言，燃煤电站引起的癌症危险性要比核电站高数十倍。此外，铀裂变产生的热量是同质量煤的260万倍，因而同容量的燃煤电站所需燃料量要比核电站多得多。在开矿、加工、运输和电站运行中因事故死亡人数方面，燃煤电站也要比核电站高数十倍。
自1954年第一座核电站运行起到目前440多座核电站的近60年运行过程中共发生了3起事故，这些事故均为早期设计不完善和误操作造成的。1979年美国三里岛核电站事故是由于稳压器卸压阀跳开后不能复位导致失水事故，但当时未查明主要原因，造成了误操作使事态扩大到燃料元件烧毁。由于此堆为压水堆有安全外壳等保护，所以仅导致电站停运但无人员伤亡和放射性泄漏危害环境。1986年切尔诺贝利核电站事故是至今最严重的核电事故。该反应堆是早期建造的石墨慢化轻水冷却的沸水堆，安全性较差。无安全喷淋、无安全外壳、无二次回路，堆芯有200吨能燃烧的石墨。当堆芯失冷后，温度升高，石墨与空气接触燃烧使温度升高造成堆芯熔化。此事故造成20多名消防人员死亡，其远期效应除使白俄罗斯和乌克兰的儿童甲状腺癌发病率增加十万分之几外，未对公众产生其他影响。2011年发生的日本福岛核电事故是由于9级地震和海啸引起的。其反应堆是20世纪70年代早期制造的用轻水作冷却剂和慢化剂的沸水反应堆，无二次回路。其冷却系统是能动性的（需用外界电等能源驱动），地震时自动停堆，但余热尚需冷却。由于海啸摧毁了主冷却系统和备用柴油发电机，使堆芯余热不能及时导出，虽用各种方法人工注入海水冷却，但仍存在燃料棒部分熔化的可能性。其主要问题是设计时只考虑耐8级地震及未采用非能动冷却系统（靠自然循环），此外，日本东京电力公司未及时救灾也是造成事故扩大的人为因素。其后果是个别救援人员死亡、22人受放射性污染，放射性物质增高了空气和海水的污染程度，其影响严重程度介于前两次事故之间。总体而言，核电的安全性高于火电，偶然发生事故，影响也有限。特别是近期设计的第三代核电显著提高了核电安全性，使其成为一种高度安全的可靠能源。以于2013年全面具备实施首堆建设条件的中国先进百万千瓦级压水堆核电技术ACPR-1000为例，在吸取福岛核事故经验教训的基础上，在安全性与成熟性等方面进行了一系列重大技术创新。采用了可靠的燃料堆芯和全数字化仪表监控系统，具备三系列安全隔离系统及多样化驱动停堆系统，具有非能动冷却系统及超设计基准事故的应急供电供水系统，并提高了安全停堆的地震等级。其各项设计指标均满足中国最新核安全法规（HAE102），美国的URD和欧洲的EUR文件的要求，亦即达到了国际第三代核电技术的先进水平。
2.核电的经济性
核电的特点是基建投资高，但燃料费用小，因此，总的发电成本比火力发电低30%~50%。比其他可再生能源，如风电和太阳能，发电成本更要低得多。据法国原子能与可替代能源委员会主席毕高测算，目前风电电价是核电的2倍到3.5倍，太阳能电价为核电的4倍到8倍，并且两者还要占据大量土地和存在不能保证全年稳定供电的缺点。
3.核电的环保性和稳定性
核电不释放有毒气体和温室气体，以容量为1 000 MW的核电站为例，运行时对大气放射性剂量只有50μSv/年，每年有30吨高放射性的燃料和800吨低放射性废物，管理费为0.3美分/（kW·h）。同容量煤电每年排CO 2 650万吨，SO 2 4.4万吨，NO1.3万吨，灰渣32万吨（包括毒物400万吨），其管理费用要比核电高5倍以上。核电和火电一样可持续稳定发电，可带电网中的基本负荷，不像可再生能源发电机组会因地区、气候、风力、光照等自然因素变化而影响持续稳定的发电工况。
4.核电在未来能源中的地位
核电因其安全性、经济性和环保性均优于火电且能持续稳定发电等优点，无疑是全球和中国解决化石能源短缺和环境恶化双重压力的有效途径。目前有60多个国家考虑发展核电，2030年将有10~25个国家首建核电站。未来15年核电站数量可增加一倍，中国正在积极发展核电，到2050年中国核电总容量将达4亿kW，占全国发电总容量的份额将从目前的1%左右增加到14.5%。福岛核事故对当前核电发展有一定影响，会造成一些疑虑，但在短期质疑之后，一定会因其优越性而得到迅速发展。全球核电事业的发展是势不可挡的。2050年后当可控热核聚变发电机组商业化后，核电将成为可持续发展能源时期的重要力量。