核能在2021年達到了一項重要的里程碑：其在全球發電量之占比跌至10％以下，為9.8％。此數字為1985年以來新低點，且相較1996年約17.5%的高峰值，降幅約為45％。這個下降趨勢已維持一陣子，且有望持續下去。
此下降趨勢和人們經常聽到「核能復興」的說法似乎有些矛盾。雖然相關論述一直存在爭議，但也促使了大量公共和私人資本流入核能領域。再加上必須以核減碳的聲音，使這樣的趨勢顯得更加奇怪。
核電占比下降的關鍵原因為經濟因素：核子反應爐發電的成本較其他低碳能源高，且差距正持續擴大。第二個原因在於，建造核子反應爐所需的時間非常長。這兩大因素揭示核能無法幫助解決氣候變遷問題。核能若要在氣候變遷減緩上發揮顯著作用，其在全球電力生產中的占比必須增加，以取代化石燃料。而且這樣的轉變必須迅速發生。核能很顯然並沒有辦法應對此一挑戰。
此外還有一連串核能並非減緩氣候變遷之理想解方的原因，包括：無法避免的重大事故風險、與核武擴散的密切連結和勢必持續產出的有害放射性廢料。在核能無法顯著貢獻於氣候變遷減緩的情況下，擴大核能的使用並加劇這些附帶的成本與風險並無意義。
核電經濟學
儘管世界各國對核電投入了大量的資金，其技術仍缺乏經濟競爭力。這其中存在兩個不同的成本問題。其一，核子反應爐的建設成本極高。位於美國喬治亞州正在興建中的Vogtle核電廠，包括兩座各能發出1100 MWe電力的AP1000反應爐，目前預估成本近350億美元。在興建機組的電力公司於2011年向美國核能管理委員會（NRC）申請許可時，預估的總成本為140億美元，並計劃於2016～2017年間投入商轉。截至2023年3月，兩部機組皆尚未開始運轉。開發該設計的西屋公司（Westinghouse）原先估計每座AP1000反應爐的時間為三年；Vogtle的興建時程已超出三倍。
Vogtle也並非唯一碰上延宕問題的案例。在芬蘭，歐洲壓水反應爐（EPR）Olkiluoto-3的興建工程從2005年8月開始，建造商原預估將於2009年開始運轉，但機組直至2022年才首次接入電網，延遲了13年。位於法國Flamanville核電廠的姐妹機組也有類似情況。儘管其工程在芬蘭機組開始興建的兩年後才啟動，開發商也有了從芬蘭經驗學習的時間，該反應爐目前預計在2024年才會開始運轉，比原先規劃的2012年晚了12年。跟Vogtle一樣，其成本也巨幅上漲，從32億歐元增至132億歐元。
這些工程的延宕發生在建造最多反應爐的美國，以及擁有全球最高核能占比的法國。換言之，這並非某個新手國家在建設首座核電廠實所遇到的挑戰。而對於未來的情況也沒有任何抱持期待的理由 。美國和法國的歷史經驗顯示，核電的建設成本通常隨著更多反應爐的興建上升，而非下降。
英國Hinkley Point興建中的EPR之欲其成本已高於Flamanville和Olkiluoto；提議在土耳其和孟加拉興建的俄羅斯VVER反應爐成本也高過印度Koodankulam的首批反應爐。
第二個成本問題，在於核電廠極高的營運成本。這些費用並不包含核能極高的資本成本，但仍足以使核能較天然氣、太陽能和風能缺乏競爭力。
在過去10年左右，已有多家營運核電廠的電力公司因為此問題而在即便仍擁有有效營運許可的情況下，被迫關閉老舊反應爐。美國在2010年底共有104座反應爐運轉，到了2020年12月已降至94座 。英國亦從19座降至15座；瑞典從10座降至六座。若非政府對核電廠業主電力公司提供巨額補貼，加上對核能對於減緩氣候變遷之重要性的誤解，這些數字還會更小。另外，同樣重要的原因是核能產業及其支持者的遊說，以及系統性的腐敗。
核電在經濟層面上所面臨的挑戰如圖一所示，該圖使用華爾街投資銀行Lazard所提供一系列的成本報告中的數據。核電每1000度電近170美元的發電成本，為地面型太陽光電和風電的四倍以上。
核能與風、光電等再生能源之間的比較，因後者的間歇性（無法穩定發電、受風速和陽光量等因素影響）而變得複雜。然而，核能與再生能源之間顯著的成本差異，足以讓互補性技術彌補太陽能光電場和風場輸出之不穩定性。此外，亦有大量文獻探討如何透過適當且可負擔的選項，諸如能源效率、需量反應、技術與地理多樣性、儲能等，使再生能源得以支持電網穩定。
時間問題
核子反應爐不僅昂貴，其所需的建設時間也非常長。一座核能電廠從澆築混凝土到首批電力進入電網平均需耗時約十年。而規劃、獲取許可、籌措數十億美元資金等必要流程，整體可能也需要近十年。
以英國的Hinkley Point C的兩座EPR反應爐為例，英國政府於2008年所發布的白皮書提出新反應爐於2018年開始投入運轉發電的願景，並以該址已獲必要的環境許可為由推薦Hinkley Point作為新核電廠之所在地。但最終兩座EPR反應爐分別到2018年12月和2019年12月才開始建設，目前第一座反應爐預計於2027年啟用、兩座機組的成本預估接近400億美元。這是在過去幾十年來已興建多達45座反應爐的英國所呈現的狀況。如此豐富的核電經驗並非多數其他國家所擁有的。
儘管許多人提議以擴大核能作為應對氣候變遷的解方，但鮮少有人討論這些新的核電廠將建在何處。若要使核能對氣候變遷減緩做出顯著貢獻，大多數的新核電容量需建於發展中國家。這些國家的能源需求快速成長且人口不斷增加，但目前只有少數發展中國家使用核能。
麻省理工學院於2003年發表的一份極具影響力的研究，便試圖辨識新核子反應爐的地理分佈。該研究設定了一個至2050年核能顯著貢獻於氣候變遷減緩的情境，提出全球各國新核電廠的假設性分配。在此情境下，包括阿爾及利亞、印尼、馬來西亞、北韓、菲律賓、委內瑞拉和越南等國都將於2050年以前獲得該國首座核電廠；其中印尼在2050年需建立起39GW的核電容量，相當於25座Hinkley Point C反應爐或35座Vogtle反應爐的規模。如今，在此份MIT報告發布的20餘年後，印尼仍未有任何運轉中或興建中的核電廠。
儘管發展中國家並不乏興建核能的意願，他們未能大量建設核電廠有其合理原因。在資金有限的發展中國家，資金密集型的專案計畫本就稀缺，而核電廠昂貴且效率低下的特性並不適合用以為發展中國家的無電人口提供能源。
即便如此，也許許多發展中國家最終仍會發展出核電廠，但這在未來幾十年是不切實際的。2022年4月，聯合國政府間氣候變遷專門委員會（IPCC）指出，全球氣溫將在二氧化碳達到淨零排放時穩定。對於要達到1.5°C升溫目標而言，這意味著2050年代初期需實現全球淨零二氧化碳排放。換言之，要實踐達到《巴黎協定》目標，全球必須在30年內停止排放二氧化碳或找到捕捉二氧化碳排放的方法。核能的歷史紀錄和技術限制使其無法在達成這個目標上發揮任何重要作用。
新型小型模組化機組有幫助嗎？
針對核能所面臨的挑戰，擁核方主張以替代的反應爐設計排除。其中，特別受到關注的是所謂的小型模組化反應爐（SMRs）。這些小型機組的輸出功率介於10至300MW間，遠小於當前動輒1100～1600MW的反應爐設計。此外，所謂「先進反應爐」或第四代（Generation IV）的核能系統也時常被拿出來討論。這些包括氣冷高溫反應爐（gas-cooled high temperature reactors）、鈉冷卻快中子反應爐（sodium cooled fast neutron reactors）和熔鹽反應爐（molten salt reactors）並不涉及水冷卻，一部分也因為小於300MW而符合SMR的分類標準。
讓我們先討論SMRs。由於SMRs所生產的電力較少，擁核者期望其興建成本也會因此較低。因此，原則上，小型的私營公司和經濟規模（即GDP）較小的國家亦能投資。然而，雖然將總成本降低可能有助於解決前述第一個成本問題，但第二個問題卻會因為小型反應爐無法實現規模經濟而變得更糟。
大型反應爐在每千度的基礎上會更便宜，是因為其材料和工作需求不會隨其功率容量線性擴張。根據工業工程的一般經驗法則，資本成本與設施大小之間為0.6的冪次方關係。在所有其他條件相同的情況下，建造一座200MW的小型反應爐約需花費建造1000MW反應爐40%之成本，但其發電量卻僅為後者的20%。因此200MW的SMR每度電的發電成本約是大型反應爐的兩倍，亦即其每單位的發電成本更高。
正在開發中的機組也提供了SMR每單位發電成本更高的證據。在愛達荷州興建六座NuScale SMR機組的UAMPS計畫，其預估成本高達93億美元，完工後卻僅能提供462MW的功率容量，相當於每千瓦超過2萬美元。與喬治亞州的Vogtle計畫同樣在籌備時期相比，UAMPS約比Vogtle的初始單位發電成本預估高出250%。當然Vogtle的成本後隨計畫的發展大幅上升，若UAMPS開始建設亦可預期會遭遇類似命運。即使成本未在興建期間達到這樣的增幅，NuScale SMR設計在每千瓦的發電成本上仍較大型反應爐昂貴。
對此，SMR支持者也有反駁論點：失去的規模經濟將以工廠大規模的模組化製造及隨之而來的正向學習曲線來彌補。然而，要讓小型反應爐的單位發電成本與大型反應爐相當，SMRs即便在學習速度非常樂觀的假設下，也必須以數百甚至數千台的速度生產。即便這些SMRs真的被生產出來，他們的單位發電成本仍將遠高於再生能源，只能與Vogtle規模的核電廠競爭。
如此悲觀的前景在現實世界中可能仍過於樂觀，因為SMR開發商所做的多個理論假設都不會成立。舉例而言，他們假設隨著這些核電廠越蓋越多，成本就會隨之下將；但在美國和法國，其成本卻是隨著時間的推移而上升。此類學習曲線的理論前提是大多數反應爐開發商會選擇標準化設計。但目前全球正同時在開發數十種不同的SMR設計，恐怕很難讓不同國家和私人企業選擇單一或固定幾種設計。
而SMR的興建過程也同樣面臨工程延宕的問題。俄羅斯的首座SMR，基於運行數十年的核動力破冰船所設計的KLT-40S，在2007年開工時是預計於2010年10月開始運轉，但實際上到了十年後的2020年5月才開始發電。即便是現正開發中的SMR設計也有顯著的延遲。美國最接近實際部署的NuScale設計從原先預期在2015～2016年間投入運轉的時程目前也延至2029～2030年。
再來看到所謂的先進反應爐設計。其實全球各地不使用標準輕水反應爐技術的設計已有一段相當長的歷史，而經驗顯示這些設計面臨許多技術問題，使它們無法穩定供電。
第四代反應爐發展初始計畫（Generation IV Initiative）在2000年成立之時的目標是在2020至2030年間達到商業部署階段。2018年第四代核能國際論壇（Generational IV International Forum；簡稱GIF）結論卻指出首批投入商轉的設計「可能只會在2045年左右」。這樣的延遲在這些設計面臨重大技術挑戰的情況下並不令人驚訝。法國輻射防護與核安研究所（IRSN）在2015年的分析指出，「鈉冷卻快中子反應爐（SFR）是GIF所考量的數種不同設計中，唯一達到一定技術成熟度、可在21世紀前半建造原型者；但要實踐這件事情仍須先完成目前多數已辨識出的研究和技術發展」。
不過即便是鈉冷卻快中子反應爐也存在延宕、性能不佳等問題，不太可能在迅速興建。印度的快中子增殖反應爐原型（Prototype Fast Breeder Reactor，PFBR）的例子就揭示了新型鈉冷卻快中子反應爐設計長期面臨工程延遲的問題。印度政府早在1980年代初期便在做了四分之一個世紀的增殖反應爐夢想後，開始規劃建造PFBR。到了2004年首次澆築混凝土時，PFBR預期運轉時間是訂在2010年。這個日期在此之後已多次延遲，目前預計2024年開始運轉。
綜觀以上，新型的反應爐設計，不論是被稱作「小型模組化」、「先進」或「第四代」的反應爐，都無法透過快速的部署和興建來因應氣候變遷減緩的急迫性。
結論
近四分之一個世紀前，物理學家Freeman Dyson曾寫道，「以意識型態驅動之技術有一個特徵是它不許失敗。因此核能陷入麻煩的原因，是意識形態說核能必須成功。擁核者將它安全、潔凈、便宜、是人類的福氣作為信仰。當相悖的證據出現時，他們找的是忽視證據的方法。」
Dyson對擁核者的描述至今仍然適用。他們持續忽略有關核能重要性下降和其無法與再生能源在經濟上競爭的證據。新興的反應爐設計並不會拯救核能免受此命運。
氣候危機迫在眉睫。世界並沒有財務資源或時間上的餘裕可以花在擴展核能上。在2019年的《世界核能產業現狀報告》中，另一位物理學家Amory Lovins簡明扼要地表達了這個觀點：「要保護氣候，我們必須在最低成本和最短時間內減少最多的碳排放——因此我們必須同時關注碳、成本和時間，而非僅關注碳。」
從成本和時間最小化的觀點來看，擴展核能只會使氣候問題變得更糟。首先，投資於核能的資金若能省下來投資於再生能源將能省下更多的二氧化碳。因此，核能方面的投資存在著經濟上的機會成本。而擴展核能所牽涉的時程揭示，其他替代投資標的所能帶來的排放減量不僅將會更大，而且速度也更快。
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