任何核能的全球扩张都将受到能源经济（包括需求与定价）的制约，也会受到更大的地缘政治力量（如国内政策）或是用户国与技术支持国之间关系的制约。由于低碳减排是核能推广的主要动力，其中人口规模和密度也将发挥主要作用，这意味着核电在地理分布上也可能会发生很大的变化。
如今，核能技术集中在少数几个国家手中。2017年，只有五个国家（美国、法国、中国、俄罗斯和韩国）的发电量超过100太瓦时（从规模上讲，胡佛大坝每年平均发电量为4.2太瓦时）。但是，随着发展中国家能源需求的不断增长，以及美国、法国和日本等几个主要核电大国碰上更为廉价的天然气（可能还包括可再生能源），核能基础设施的老化问题以及公众对核电站安全性和核废料的持续关注，这种集中式的分布将发生变化。
因此，像中国和印度这样快速发展的国家，对能源需求量最大、增长也最快，有可能主导任何潜在的核能全球扩张。同一层次的俄罗斯也一直活跃在国内和国际的反应堆建设。其他可能的次要参与者主要为供应商，包括美国、法国、韩国和可能的哈萨克斯坦。然而，要实现核能的全球扩张，核能领域已行动者和新加入者之间需要密切地合作。
这种合作和发展需要在三个主要领域进行：核电必须在新有和现有的市场基础上扩大；反应堆和相关技术的国际支持必须增加；全球核燃料供应和循环服务必须增加。这些发展还必须考虑到安全、废物管理和防扩散。
接下来依次讨论这些主要领域。
扩大国内核电产能。
即使许多主要用户退出核能，其他人也在积极寻求扩充他们的反应堆团队。目前，俄罗斯、中国和印度正在建造总共24座反应堆，除此之外世界各地还有54座在建。中国和印度拥有28亿人口（约占世界人口的40%），随着经济的快速发展，能源需求也随之高速增长。因此，在中国和印度的核扩张动作之下，其他国家的行动就显得相形见绌。东南亚、中东、东欧和南美洲的许多小型新兴市场目前计划发展或扩大其核能力，这些国家的领导人包括韩国和阿联酋，分别有五个和四个反应堆在建设中，尽管韩国表示可能寻求减少其国内对核能的依赖。
核反应堆及相关技术的国际供应支持。
一些国家的核电虽然增长较快，但是它们缺乏所需的工业基础、经验人员和雄厚的技术实力来独立建造、维护所需的反应堆。因此，反应堆设计和建造支持的国际供应将是核能全球扩张的关键因素，包括反应堆压力容器等复杂部件的供应线以及建造和运行反应堆所需的专业知识。核能发展供应方面主要由少数几个国家控制，有法国、俄罗斯、中国和韩国，而美国和日本的贡献程度较小。例如，俄罗斯已与印度签订数座新堆建设合同，并在印度本土反应堆设计过程中提供技术支持。俄罗斯与中东、东欧甚至中国等新兴供应国也达成了类似的协议。
虽然目前大多数反应堆建设均涉及常规堆型设计，但核能的全球扩张可能会促使部署更先进的反应堆，并可能根据个别国家量身定制专门的能源方案。对这种新堆设计的需求也将改变供应商之间的平衡。例如，使用高能中子通量的快堆在能效和废物产生方面具有优势（但也可能助推核武器扩散）。目前，俄罗斯、中国和印度在运行试验和示范建设快堆，如果这些设计需求扩大，它们可能会主导国际供应。同样，对小型模块堆的需求可能会增强美国、俄罗斯和日本的国际影响。这些设计有的相对简单、划算，有的相对灵活，使它们对新兴市场有特别的吸引力。
核燃料供应和循环服务。
铀资源、铀浓缩技术和废物管理能力广泛分布在世界各地。制造核燃料所需铀矿石的生产，主要由哈萨克斯坦、加拿大、澳大利亚、尼日尔（非洲小国）和纳米比亚控制，但是这些国家在核电技术上又相对落后。由于核能的推广发展，对原料铀的需求也随之水涨船高，这就要求这些供应商增加产量。同时，以日本为首的国家开发出海水提铀的方法，也有助满足这一需求。
普通反应堆的设计，如轻水堆，在将开采的铀转化为燃料之前，需要对其进行同位素浓缩。世界上只有少数几个国家拥有适合的铀浓缩能力，即俄罗斯、法国、英国、荷兰和德国（后三个国家在尤蓝可商业集团下联合经营，业务区域包括美国）。中国拥有相对低廉的铀浓缩能力，在不久的将来很可能会大大扩充其实力。与铀矿石供应一样，全球铀浓缩技术的提升对于任何核能项目的扩张都至关重要。鉴于铀浓缩技术本身具备的军民两用性，可能会被用来生产武器材料，因此对安全问题的关注可能会阻碍铀浓缩的发展。通过建立或扩大非歧视性国际燃料供应机制，例如目前在哈萨克斯坦运营的燃料库，可以部分缓解外界对其安全问题的担忧。
核燃料循环的末端也对核能扩张提出了挑战。
由于商业反应堆乏燃料中含有钚（尽管没有钚反应堆生产的军用钚所引人注目），因此反应堆和核燃料的国际供应形成的同时，还可能需要与拥有核武器的国家签订燃料回收协议。乏燃料的最终处置还需要有经验和能力的国家参与。芬兰和瑞典很快将成为世界上唯一的乏燃料地质仓库，它们可以为其他国家提供关键性的操作知识。澳大利亚政府最近有一项提议，在本国建立一个废物储存库，主要接收来自国际的废弃物，尽管项目最终被放弃，但这表明不具备核技术的国家也有可能参与核能的全球化扩张。
「不断变化的国际核能环境」
在全球核能扩张的大背景下，各国间的核力量分配也会发生变化。俄罗斯和中国均会担当用户和供应商这两个关键角色参与进来，而印度的用户身份也是一个关键参与者。其次包括东南亚、中东、东欧和南美较小的用户，以及美国、法国、韩国和日本等潜在供应商。促进扩张所需的最重要转变，是以国际反应堆供应合同、跨国铀浓缩集团、非歧视性燃料库和国际废物库等形式加强的国际合作和多边化。