核能是净能源效率、原材料效率最高的能源，能源投入回报率可能是煤、天然气或水力发电的两倍或更多。以每兆瓦时的死亡人数来衡量，核能的安全程度也最高。但是令人惊讶的是，核能在全球电力中只占相对较小的份额，并且由于核电的建设跟不上全球电力需求的增长，核电的份额一直在下降。
燃料与技术方面，铀在全球很丰富，存在于花岗岩中，并溶解在海洋中，但并不是所有的铀都能用于发电。由于具有商业上可行性的铀资源集中在少数国家，美国、俄罗斯等国家都需要进口，所以很多国家会对核电燃料和组件的可得性问题存在担忧。对燃料可用性的严重担忧也会给一些核电的技术进步蒙上阴影。
成本方面，目前，核电站的成本差异和建造周期差异都非常大，成本的浮动在每兆瓦2万~13万美元之间，建设周期的浮动在4~25年之间。有40%的核电站是在6年内建成的，但其中大部分在中国，成本最低的核电站主要在中国、印度和韩国。西方国家建设成本高、建设延误主要源于监管。从全系统成本看，核能可能是所有煤、天然气等传统发电方式中最昂贵的。但是，它仍然比风能和太阳能便宜得多，碳排放也几乎可以忽略不计。然而，风能和太阳能的平均度电成本非常低，但这是一种边际成本衡量标准。声称风能和太阳能等可再生能源既便宜又环保，是一个非常有害的能源经济误解。因为平均度电成本并不适用于在间歇性电源和可调度电源之间进行比较，它未考虑间歇性电源的备用及长期存储、接网、效率损失、空间成本、回收成本、运行的环境成本等类型的成本。如果考虑到上述成本以及运行寿命、能量密度、间歇性等问题，那么风能和太阳能实际上是迄今为止最昂贵的。
总之，随着全球核电渗透率的大幅提高，核电仍有很大发展潜力。如果电气化继续下去，预计到2050年，核能的份额将上升至略高于15%，但仍低于2002年的17%。从宏观的角度来看，受监管、建设周期和成本因素的影响，靠核能并不足以满足未来30年能源需求的增长，未来仍将需要石油、煤炭、天然气、水电、可再生能源以及所有其他可靠的能源密集供应形式来弥补能源需求的缺口。
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