2021年8月，国际原子能机构(IAEA)发布了《2021年核技术评论》。该评论涵盖以下领域：电力应用，核燃料循环，退役、环境治理和放射性废物管理，研究堆和粒子加速器，放射性同位素和辐射技术，粮食和农业、人体健康和环境领域的核技术应用。
1 电力应用
1.1核电预测
IAEA 2020年的预测与上一年的预测基本一致。在高增长假设方案下，预计至2050年，全球核电装机容量将增加82%，达到715 GWe，占全球发电容量的11%;在低增长假设方案下，预计至2050年，全球核电装机容量将减少7%，降至363 GWe，占全球发电容量的6%。
目前，全球核电装机容量为392 GWe。为实现高值预测，既需要现有核电站能够广泛长期运行(通常运行超过40年)，还需要努力在三十年内新增约500 GWe的核电装机容量。这就要求在2050年之前，每年并网16 GWe以上的新核电装机容量——较2010～2019年的平均并网率增加了近三倍。尽管这一速度看起来雄心勃勃，但仍然只达到了20世纪80年代中期水平(年并网率30GWe)的一半。
目前全球对中小型反应堆或模块化反应堆有着相当大而且越来越浓厚的兴趣，特别是在偏远地区或电网较小的国家，但预计在今后三十年内，先进大型水冷堆将占到新增容量的大部分，以快速增加低碳能源容量来应对气候变化。核工业在这方面面临着大量挑战，包括通过降低成本和加强标准化以提高竞争力以及与其他低碳能源一起在公平竞争的环境下获得融资。
核电对韧性且可靠低碳电力系统的贡献需要得到认可，同时还需要获得强有力的政策支持。另外，促进核能(包括制氢)为其他能源部门的脱碳做出贡献，也可能使核电成为一种对投资者更具吸引力的选择。
1.2 在运核电站
截至2020年12月31日，全球共有442座在运核电反应堆，总装机容量为392.6GWe。其中，约89.5%是轻水慢化冷却堆，6%是重水慢化冷却堆，2%是轻水冷却石墨慢化堆，2%是气冷堆，约0.5%是3座液态金属冷却快堆。
2020年，有5座新的压水堆并网，新增总装机容量约5.5 GWe：白俄罗斯的白俄罗斯1号机组(1 110 MWe)、中国的田湾5号机组(1 000 MWe)和福清5号机组(1 000 MWe)、俄罗斯的列宁格勒二期2号机组(1 066MWe)、阿拉伯联合酋长国的巴拉卡1号机组(1 345 MWe)。白俄罗斯和阿拉伯联合酋长国是首次实现核能发电。
2020年，有6座核电机组被永久关闭，减少总装机容量约5.2 GWe：法国的费森海姆1号机组(880 MWe的压水堆)和费森海姆2号机组(880 MWe的压水堆)、美国的杜安阿诺德1号机组(601 MWe的沸水堆)和印第安角2号机组(998 MWe的压水堆)、俄罗斯的列宁格勒2号机组(925 MWe的轻水冷却石墨慢化反应堆)以及瑞典的灵哈尔斯1号机组(881 MWe的沸水堆)。
核电作为一种清洁、可靠、可持续和现代化的能源，除了满足世界日益增长的能源需求、支持可持续发展以及支持新冠疫情后的恢复之外，还可为减少全球温室气体排放做出重要贡献。2020年，核电提供了2 553.2太瓦时的无温室气体排放电力，约占全球总发电量的10%和世界低碳发电量的近1/3。
2020年新冠疫情期间，32个有在运核电站的国家均无报告因新冠疫情引发影响核电站安全可靠运行的运行事件，各种整修和大型升级项目仍在继续进行。加拿大完成了达灵顿2号机组的整修，比利时完成了多伊尔1号和2号机组控制和应急系统的现代化。美国大海湾1号机组在按计划实施换料和停堆维护(包括设备升级和电站汽轮机控制系统现代化)之后重返电网。俄罗斯开始商业运行世界上第一座先进小型模块堆、唯一一座浮动核电站罗蒙诺索夫院士号，包括两台35 MWe的KLT-40S小型模块堆机组。全球核电站正在制定长期运行和老化管理计划，特别是北美和欧洲地区。美国桃花谷2号和3号核电机组的运行许可均已更新，安全可靠运行期已从60年延长至80年。
总体而言，在过去十年间，核电装机容量呈现出逐步增长的趋势，其中包括通过新建反应堆或对现有反应堆进行升级改造而新增加了约23.7 GWe装机容量。核电生产呈现持续增长态势，自2011年以来，增长率已达到6%以上。
长期运行不仅对于向低碳电力系统过渡和实现净零碳目标来说至关重要，还为新建包括核电站在内的低碳发电能力赢取了时间。此外，现有核电站还是最廉价的安全可靠低碳电力来源。然而，在过去十年间，部分反应堆被关闭，还有一些反应堆很可能会因为经济原因而在短期内关闭。适当的政策决定可能是允许现有反应堆长期运行的关键。
核工业供应链还存在一些不确定因素。短期内关闭一些被视为非必要的产业将对全球核反应堆中长期供应的连续性产生未知影响。现有供应链正面临着可能会影响到进行中的业务、项目和停堆规划等多种挑战。新加入核电的国家正在建立新的供应链，这可能会给核工业带来新的参与者。
1.3 核电扩大和新加入情况
近年来，在建核电装机容量基本保持不变。2020年，新建项目增速有所放缓。亚洲地区的核电装机容量继续稳步扩大，2005年以来有64座反应堆共计58.5 GWe核电装机容量实现并网。
32个使用核电的国家当中，有19个国家制定了核电扩容项目，包含了52座新反应堆，共计54.4 GWe装机容量。其中，白俄罗斯和阿拉伯联合酋长国已于2020年实现首座核电站并网。
50个成员国表示有兴趣引入核电，其中23个国家处于决策前阶段，并开展了能源规划活动。另外27个国家正在寻求引入核电：其中17个处于决策阶段，即正在考虑核电，包括正在积极筹备基础设施但尚未作出决定的国家(阿尔及利亚、玻利维亚、智利、萨尔瓦多、埃塞俄比亚、印度尼西亚、哈萨克斯坦、摩洛哥、尼日尔、菲律宾、塞内加尔、斯里兰卡、苏丹、泰国、突尼斯、乌干达、赞比亚);另外10个处于决策后阶段，即已经作出决定并正在建造基础设施，或是已经签署合同正在准备或已经开始建造的国家(孟加拉国、埃及、加纳、肯尼亚、约旦、尼日利亚、波兰、沙特阿拉伯、土耳其、乌兹别克斯坦)。根据上述27个成员国当前的国家计划，预计到2035年，将有10～12个新加入国引入核电，使得核电在运成员国增员约30%，预计新增核电装机容量约26 GWe。
2020年，由于新冠疫情造成的限制，只有白俄罗斯接待了一次综合核基础结构评审工作组访问，已规划的其他工作组访问应相关国家政府的请求已被推迟到2021年进行。孟加拉国卢普尔核电站已经完成主要设备物项的交付，反应堆压力容器于2020年初锻造并测试，计划于2023年进行调试。土耳其阿库尤核电站两台机组的建造工作仍在继续进行，1号机组的反应堆压力容器已从制造厂运出，四台蒸汽发生器已交付现场，预计将于2023年对第一台机组进行调试。埃及代巴四机组核电站的场址许可已签发，建造工程场址准备工作正在继续，预计将于2021年下半年开始建造第一台机组，但须经监管部门批准。沙特阿拉伯预计将于2021年底启动核电站首批两台1000～1600 MWe大型机组的招标工作，于2024年选定核电站的技术供应商，并计划于2036年对首台机组进行调试。波兰决定利用大型压水堆技术建造总装机容量为6.0～9.0 GWe的核电站，第一座核电站的建造工作计划于2026年启动，并将于2033年投入运行。约旦正循着两条平行道路，利用中小型反应堆或模块堆及大型核电站发展核电计划(1000 MWe，基于建造-运行-转让/建造-拥有-运行-转让的模式)，并优先考虑中小型反应堆或模块堆，预计将于2026年浇注第一罐混凝土，并于2031年开始商业运行。乌兹别克斯坦计划于2022年底开始建造总装机容量为2.4 GWe的核电站。加纳计划于2023年开始建造其首座核电站，并于2029年进行调试。肯尼亚成立了核能与能源机构，发布了一份战略性环境评估报告供公开磋商，并计划于2035年之前部署核电站。菲律宾发布一项行政命令，成立了核能计划机构间委员会，以研究引进核电的可行性。斯里兰卡正式请求进行一次综合核基础结构评审工作组访问。
无论是在已使用核电国家还是在新加入国，新建核电项目都面临着两方面的经济挑战：一是核电相对于替代能源技术的竞争力，一是如何获得资金以支付核电项目所需的投资。由于过去十年间的核电新建项目相对较少，核领域尚未享受到像可再生能源技术受大量政策和财政支持推动部署的那种大幅成本削减。从平准化成本的角度看，这就影响了核电的竞争力。不过，越来越明确的是，技术成本还应当包含未来并入电力系统的成本，包括电网成本以及后备或能量贮存成本。也就是说，在系统层面，核电可与可再生能源和贮存解决方案相媲美。此外，核工业界发现，有可能通过简化设计、加强标准化、改善供应链监督和充分利用从首创项目中汲取的经验教训来降低核电建造成本。第二项挑战涉及筹资渠道。从本质上讲，新建核电项目属资本密集型项目，很少有电力公司能以自身资产为项目提供资金。政策支持可以减少项目开发商在建造或运行期间的风险，从而有助于从多方面确保融资，以在不确定的市场环境下获得收入，例如通过购电协议。
若干新加入国，包括爱沙尼亚、加纳、约旦、肯尼亚、沙特阿拉伯和苏丹，已将小型模块堆设计纳入其技术评估。相比大型反应堆，中小型反应堆或模块堆可能有些优势，例如前期资本费用较低、适用于较小型电网及模块扩展的可能性。中小型反应堆或模块堆在未来十年左右成功部署可能鼓励更多启动核电国家对其加以考虑。
1.4 核电技术发展
(1)先进水冷堆
水冷堆自诞生以来，在商用核工业领域发挥了重要作用，世界上绝大多数的在建核反应堆都是采用轻水冷却。一些国家还在越来越多地考虑、研究和实施先进水冷堆，以逐步部署先进和更高效的燃料循环。若干成员国正在进行超临界水冷堆的研发。加拿大超临界水冷堆即重水慢化压力管式反应堆和中国超临界水冷堆CSR1000已完成概念设计。欧洲创造了高性能轻水堆的概念，并与中国合作，对一个堆内燃料质量鉴定试验设施进行了规划、设计和分析。俄罗斯正在对具有超临界水冷却剂参数的革新型水冷水慢化动力堆进行概念研究，其中包括采用快堆堆芯的可能性。
大多数先进水冷堆已增加功率输出，近期建造的项目中，每台机组的功率从1 000 MWe到1 700 MWe不等，并且在大型渐进型水冷堆的设计阶段，已将进一步增加功率作为一项目标。建有相同或不同类型反应堆的多机组场址成为明显趋势，这突出了商用核反应堆的规模经济。考虑建造核电站的新加入国设想的第一批反应堆是先进水冷型反应堆。
(2)中小型反应堆或模块堆及微堆
到2020年底，至少有16个成员国制定了积极的中小型反应堆或模块堆设计和技术开发国家计划，其中大多数是作为国际协作的一部分实施的。全球为实现近期部署开展的中小型反应堆或模块堆技术发展活动取得了切实进展。在运行小型模块堆技术方面达到了几个重大里程碑。
俄罗斯拥有两台KLT-40S机组的罗蒙诺索夫院士号浮动核电站在并网发电六个月后，于2020年5月开始商业运行。有70多个主要技术路线小型模块堆设计正处于开发阶段，可用于世界范围内的各种应用。中国球床模块式高温堆正在进行功能测试调试，以便于2021年投入运行。阿根廷CAREM原型堆已进入建造的后期阶段，目标是在2024年年底之前完成装料和启动调试。
中国已开始多用途小型动力堆“玲珑一号”(ACP100)的场址准备工作，这是一座125 MWe的一体化压水堆，预计于2025年之前进行启动调试，以用于发电、生产工艺热和进行海水淡化。美国核管会为NuScale电力公司50 MWe的小型模块堆签发了设计许可证，这是一座具备自然循环和完全非能动安全特性的一体化压水堆。
韩国和沙特阿拉伯联合完成了系统一体化模块式先进反应堆的项目前期工程，其结果是提出了两国共同拥有设计版权的110 MWe(365 MWt)一体化压水堆初步安全分析报告。日本发布了《通过2050年实现碳中和的绿色增长战略》，其中详细介绍了日本政府积极支持国际合作进行小型模块堆技术示范的内容。
法国继续开发NUWARD，一座基于压水堆的340 MWe小型模块堆，以通过这项技术在未来十年内取代老化的燃煤发电厂。英国继续致力于英国小型模块堆技术开发，这是一种450MWe、基于压水堆的三回路小型模块堆设计，目标是在2030年之前，在国内和国际上进行部署。
俄罗斯正在考虑建造一座50 MWe的RITM-200，作为陆基小型模块堆，最初设计该一体化压水堆是为了用于核动力破冰船。
加拿大中小型反应堆或模块堆路线图包含了化石和柴油发电厂的并网和离网替换的可能应用，包括在石油工业和采矿业的应用。至少有12个小型模块堆设计者/供应商与加拿大核安全委员会进行了合作，对拟议的反应堆概念(包括金属冷却快堆、熔盐堆、气冷堆和一体化水冷堆)进行供应商设计审查。
一些国家加紧了微堆的开发活动，包括加拿大、捷克、日本、英国和美国。虽然尚未就微堆的定义和功率范围达成全球共识，但有一项普遍理解，即它们将适于在偏远地区或小岛屿进行热电联供。随着开发活动越来越多，成员国对熔盐堆的兴趣日益增加。熔盐堆技术给予设计者极大的灵活性，产生了许多可能的概念，如热堆和快堆。熔盐堆既被设计成中小型反应堆或模块堆，也被设计成大型核电站。一些熔盐堆开发商计划在未来十年内部署其设计。一些国家进行了海基反应堆的开发，包括俄罗斯、中国和韩国。小型模块堆开发的共同目标是要证明，可通过系列生产的经济性降低模块建造的前期资本费用，而且设计简化和缩短建造时间可以促成负担得起的筹资计划。IAEA也加大了工作力度，向对集成了可变可再生能源、中小型反应堆或模块堆、能源存储和非电力应用的无碳混合能源系统感兴趣的成员国提供了支助。许多国家认为，中小型反应堆或模块堆，特别是输出功率低于300 MWe的反应堆或模块堆，可成为替代老化化石电厂的有效无碳电力来源。此外，随着间歇性可再生能源在各大洲的比例越来越高，中小型反应堆或模块堆被认为适合于与可再生能源协同提供基本负荷和灵活运行，以确保能源供应安全。
(3)快堆
一些拥有先进核电计划的国家继续根据其国家计划开发快堆系统。俄罗斯两座工业规模的钠冷快堆(BN-600和BN-800)继续运行，正在设计第四代革新型反应堆BN-1200。印度即将完成其钠冷原型快堆的调试，铅冷BREST-OD-300和铅-铋冷却小型模块堆SVBR-100的许可证审批也在进行中。2010年以来，中国一直在运行20 MWe钠冷中国实验快堆，并于2017年开始建造革新型钠冷快堆CFR-600。作为快堆发展战略路线图的第一阶段，日本通过开展其“核能x创新促进(NEXIP)”计划的可行性研究，促进了包括小型模块堆在内的各种快堆技术之间的竞争。欧盟一些国家正在联合开发欧洲先进铅冷示范快堆，罗马尼亚提议可将其建造在米奥文尼场址内。英国商业能源与产业战略部正在对瑞典55 MWe的先进铅冷小型模块堆进行设计审查。法国在开发和运行钠冷快堆方面有着悠久的历史，目前重点放在了研发计划上。2020年，通用原子公司和法马通公司联合公布了一个新的50 MWe氦冷模块快堆的概念设计。欧洲联盟继续开发氦冷实验快堆ALLEGRO。泰拉能源和通用日立核能公司发布了一种新型先进混合系统Natrium，其特点是将345 MWe的钠冷快堆与熔盐能源系统相结合，将总输出功率提升至500MWe。
几乎所有新的快堆概念和革新型设计都是作为中小型反应堆或模块堆提出的。随着成熟钠技术的发展，新的快堆设计和快堆概念也一直在开发当中。此外，由铅和铅-铋共晶体等液态重金属冷却的快堆引起了越来越多的兴趣。另一种冷却剂氦被认为是一种可用于快堆系统的替代冷却剂。尽管快堆系统面临一些技术挑战，但其经济竞争力仍被认为是部署的主要障碍。尽管如此，快堆可能大幅度降低放射性废物的量、毒性和寿命以及从核燃料中受益更多，这些潜力加上各种新概念继续驱动着快堆技术发展。
(4)核能的非电力应用
2020年，全世界利用64台在运核电机组产生了3 396.4 GW•h的当量热量，以支持核能的非电力应用。其中，有8台支持海水淡化，56台支持区域供热和工业过程热应用。
核能在核氢生产领域也取得了重大进展。一些成员国更加注重利用轻水堆的非高峰期功率进行氢生产。美国能源部与能源港、埃克西尔能源和亚利桑那公共服务三家公用事业公司签订合同，以便于2020年和2021年通过涉及若干国家实验室的项目在三个核电站演示氢生产过程。法国电力公司正在英国牵头实施利用核电生产低碳氢的“希舍姆制氢”项目。中国已在核氢生产的研发方面取得进展，上海应用物理研究所完成了对性能稳定的5千瓦固体氧化物电解池堆的长期测试，并利用高温蒸汽电解技术建立了一个20千瓦的制氢厂。加拿大的核实验室继续开发铜-氯混合热化学技术，用于核氢生产，目标是建立一个用于示范的实验室规模的集成系统，争取将其扩展为一个原型厂。日本通过碘-硫热化学水分离工艺实现了闭环自动持续制氢，速率高达约30升/小时，持续时间长达150小时，未来将用于高温气冷堆制氢。俄罗斯在利用浮动核电站进行地区供热方面取得了突破性进展。
在世界范围内，将核能用于电力生产以外的领域正呈现出前所未有的势头，但首先需要解决与贮存和运输氢气相关基础设施的挑战。从各个国家正在进行的项目来看，预计将加快利用常规电解法扩大核能制氢规模，也有可能继续开发高效工艺来促进核能制氢。在未来几年内，预计将核能用于独立工厂的非电力应用、用于热电联产或用作与可再生能源相结合的多功能用途一体化能源系统都将是一种值得关注的趋势。
(5)聚变
国际热核聚变实验堆项目(ITER)在历经十多年的复杂建造阶段(包括场址准备及主要系统和部件的设计和制造)之后，现已开始机器组装和集成。ITER定于2025年12月进行首次等离子体运行，到2020年底，已完成约70%的进度。国际热核实验堆一旦投入运行，便将为开发和设计未来可进行能源生产的聚变动力堆提供大量科学和技术依据。
2 燃料循环
2.1前端
由于全球新冠疫情，几个主要铀生产国暂停铀生产业务或大幅减产。全球90%以上的铀生产集中在澳大利亚、加拿大、哈萨克斯坦、纳米比亚、尼日尔、俄罗斯和乌兹别克斯坦。由于全球铀产量下降，供应不足(由二次供应弥补的短缺)导致2020年一季度现货价格上涨了41%。不过，这仍然低于重启闲置铀矿或开发新铀矿所需的价格。随着加拿大雪茄湖铀矿(世界上最大的铀生产商)因全球疫情停产五个月之后于9月份恢复开采，铀现货价格在2020年三季度也下降了约15%。
欧洲、日本、俄罗斯和美国正在开发耐事故燃料或先进技术燃料，为了弥补其包壳材料中子透明度的损失，因而正在测试丰度高于5%但低于20%的高丰度低浓铀燃料(HALEU)，这是很多下一代反应堆设计所需要的燃料。全球核燃料公司提供的耐事故燃料组件首次被装入一座美国反应堆。俄罗斯首批制造的带有商业反应堆实验性耐事故燃料棒的核燃料组件在新西伯利亚化学浓缩厂生产并通过验收，并装入俄罗斯罗斯托夫核电站一台VVER-1000机组中。美国哈奇核电站1号机组的耐事故燃料先导试验组件完成了24个月的燃料循环，已经完成燃料棒的初步检查，并将在美国能源部橡树岭国家实验室对燃料棒的材料和包覆特性作进一步评估。比利时多伊尔核电站4号机组已经安装EnCore耐事故燃料先导试验组件，是世界上第二个安装该类型燃料组件的商用堆。美国泰拉能源公司宣布了与Centrus能源公司开展合作的计划，以建立HALEU的国内商业规模生产能力。
俄罗斯矿业化学联合体完成了别洛雅尔斯克核电站4号机组首批满载铀-钚混合氧化物燃料的生产。加拿大核实验室与小型模块堆技术开发商签订了四项协作协议，分别是：与超安全核能公司的子公司USNC-Power公司签订开发微型模块堆的协议，与英国Moltex能源公司签订支持稳态熔盐模块堆核燃料开发计划的协议，与美国Kairos能源公司签订技术研究和工程设计协议以更好地分离、分析和贮存小型模块堆设计运行过程中产生的氚，与陆地能源公司签订技术开发和测试协议以跟踪一体化熔盐堆设计中建议使用的液体燃料的行为。Holtec国际公司选择法马通公司为其SMR-160反应堆提供核燃料，两家公司已经签订旨在完成所有必要工程设计工作的协议。X能源公司的TRISO-X燃料开始在麻省理工学院的研究堆内进行辐照。超安全核能公司在美国犹他州盐湖城建立了一个支持开发全陶瓷微封装燃料专利技术实验室，该实验室开发的材料将用于公司旗下的微型模块堆和其它核反应堆，包括气冷堆、轻水堆、坎杜堆和熔盐堆。IAEA低浓铀银行与中国原子能工业公司签订了一份关于运输IAEA低浓铀银行运营所需设备或低浓铀的合同，其中对往返该银行的第二条运输路线作出了规定。
总体而言，2020年一次铀供应量较低，预计产量约为46 500吨。这约占全球铀需求量的69%，从而给二次铀供应造成了较大的压力。为了确保向当前和未来的核电站可持续供应核燃料，世界将需要更多的铀矿。由于经济、技术、环境或社会方面的限制，几乎已无查明的铀矿床有望进入开采和生产阶段。因此，只有创新才能将少量铀矿床推进到生产阶段，例如对高品位不整合面型矿床原地回收技术以及生物浸出法原地回收技术。此外，在现有核电站机组中使用高燃耗燃料被认为是改善燃料循环可持续性的一种方案。
2.2 后端
2020年，乏燃料贮存设施的运行没有受到疫情的显著影响，只是出现了一些燃料中断导致运行延迟的情况。从全球范围来讲，贮存的乏燃料以每年约7 000吨重金属的速度积累，而贮存的存量即将达到30万吨重金属。
日本从伊方核电站移除了混合氧化物燃料(MOX)的乏燃料，这是日本首次进行这种操作，一个月后又从高滨核电站移除MOX乏燃料。移除的MOX乏燃料棒将暂时贮存在一个冷却池中。日本政府正根据其能源政策开展MOX乏燃料的后处理研发。
对于那些制定了长期核计划并奉行开式核燃料循环战略的国家来说，面临的主要挑战是场址内乏燃料贮存能力的不断下降和贮存期限的不断延长(超过100年)。2020年1月，韩国月城核电站的干法贮存设施扩建工程获得了批准。美国核管会发布了已计划的新墨西哥州集中临时贮存设施的环境影响评估草案。立陶宛退役核电站伊格纳利纳的乏燃料贮存罐提前一年交付，用于场址内安全管理和贮存两个RBMK-1500反应堆产生的所有乏燃料。
IAEA对一些研究活动进行协调，以加深对乏燃料在各种贮存系统中的持续行为以及贮存系统的老化和退化机理本身的了解。随着时间的推移，核反应堆管理效率的提升将使得从核反应堆卸载的乏燃料有所减少。不过，由于初始丰度和燃耗的提高，致使余热和包壳脆化风险增加，从而可能会影响到乏燃料管理步骤。即将采用的新型燃料设计将会把丰度最高提到8%，并且将采用包覆包壳材料，这将为现有贮存系统带来潜在挑战。因为需要了解这些材料的长期行为，以便正确分析所有乏燃料包括贮存、运输和处置在内的管理步骤的安全性。乏燃料被一些国家视为宝贵的能源资源，再循环技术的开发也正在取得进展。轻水堆钚多次再循环先进工艺(法国的CORAIL和MIX工艺以及俄罗斯的再生混合工艺)正在进行示范，以便能够过渡到快堆钚多次再循环战略。这些再循环的燃料预计将使自然资源得到更有效的利用，减少核废料的产生数量和放射性毒性，并降低扩散风险。
3 退役、环境治理和放射性废物管理
3.1 退役
截至2020年12月31日，全世界有171座核电反应堆已关闭或正在退役。其中20座反应堆已完全退役，还有更多反应堆正进入退役的最后阶段。全世界有158座燃料循环设施和125座研究堆处于永久关闭状态或正在退役，有约131座燃料循环设施和446座研究堆已经退役。德国、日本和美国正在实施最大规模的核电站退役计划。切尔诺贝利退役项目、福岛退役项目以及法国阿格场址的退役工作均取得了重要进展。立即拆除的退役策略越来越受到青睐。寻求实施完整退役项目的专业退役和废物管理联合体越来越多地参与进来。另外，退役项目使用数字化、机器人和自动化技术的情况有所增加。在将要退役的设施场址或附近建造乏燃料和放射性废物贮存设施已成为一种广泛采用的措施，以确保在没有最终处置设施的情况下退役工作得以进行下去。
3.2 环境治理
由于新冠疫情，2020年在环境治理方面开展的活动有限。不过，在对人或环境构成重大风险或具有经济再利用潜力的场址，治理工作仍在继续进行。作为很多场址的一种优化方案，对表征和监测技术的关注继续支持向长期管理和控制过渡。循环经济的概念越来越多地应用于天然存在的放射性物质残留物管理。“开发用于铀矿开采遗留区勘探和监测的无人机γ能谱仪”项目进行了首次试飞。核工业处理受污染材料的经验正在推动其他工业处理天然存在放射性物质的努力。
3.3 放射性废物管理
世界各地在深地质处置设施的开发方面继续取得重大进展。在放射性废物管理相关专题上，国际合作日益集中在研究、开发和示范方面，例如，欧洲放射性废物管理联合计划向感兴趣的最终用户展示了其综合路线图，欧洲联盟启动了“放射性废物处置前管理”项目，欧洲处置库发展组织工作组启动了一个有克罗地亚、丹麦、荷兰、挪威和斯洛文尼亚参与的合作项目。废物管理的成功案例越来越多也是一个有利的趋势。约有42个成员国提名了乏燃料和放射性废物信息系统国家协调员，而到2020年底，已有83个成员国成为《乏燃料管理安全和放射性废物管理安全联合公约》的缔约国。
4 研究堆和加速器的应用
4.1 研究堆
2020年，为了尽量减少新冠疫情相关限制的影响，生产用于全球供应医用放射性同位素的研究堆都宣布提供基本服务。一些出于教育、培训和研究目的研究机构和高校暂时关闭了其在运研究堆，并将其保持在安全关闭状态。迄今为止，已有107座研究堆和四座医用同位素生产设施从使用高浓铀转为低浓铀或确认已关闭。全球对研究堆的兴趣继续增加。目前，有8个国家正在新建11座研究堆，有12个国家制定了新建研究堆计划，有14个国家正在考虑建造研究堆。全球研究堆的应用情况如下：教学和培训(161座)，中子活化分析(116座)，放射性同位素生产(82座)，中子照相(70座)，材料或燃料辐照(67座)，中子散射(44座)，地质年代学(23)，中子嬗变(硅掺杂方面，22座)，中子嬗变(宝石方面，19座)，中子治疗研究(15座)，核数据测量(14座)，其他方面(117座)。
4.2 加速器和相关仪器仪表
在过去十年里，很多成员国对开发小型加速器中子源以替代老化的中低功率研究堆的兴趣日益增加，全世界约有20个国家正在实施50多个此类项目。小型加速器中子源包括很多种类的加速器，其目的是为各种应用提供1011～1013 s-1·cm-2的中子通量。在辐射监测领域，基于无人机平台的系统正在加速发展，主要原因是无人机技术的扩展、辐射探测器设计的小型化以及全球导航卫星系统和快速数据处理算法。此外，机器学习方法在粒子加速器的应用将具有极大的潜力：推进核医学中的癌症分期和通过放射疗法治疗癌症等多个领域的核科学和应用;加快在核聚变研究方面取得进展;以及帮助保护环境特别是全球水资源免受过度开发和污染。
5 其他方面
(1)粮食和农业：测量食品中残留物用放射性标记方法和创新核技术，以满足公众的健康和贸易需求。
(2)人体健康：在微剂量学和纳米剂量学方面取得了进步，微剂量学在辐射医学、辐射防护、辐射生物学和其他领域如空间研究方面引起极大的科学兴趣。
(3)放射性同位素和辐射技术：放射性药物在传染病检测、诊断和管理中发挥着重大作用。
(4)环境：利用核技术及核衍生技术增进对全球蓝碳的了解以及应对气候变化影响。
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