1942年，美国建成世界上第一座核反应堆，不过当时核能主要用于军事。1951年12月，美国实验增殖堆1号（EBR-1）首次利用核能发电。1957年12月，美国在潜艇动力堆技术基础上建成希平港压水堆核电厂，这是世界第一座商用核电站。1960年7月，又建成德累斯顿沸水堆核电厂，这些属于第一代核电技术。希平港核电站投入运营，宾夕法尼亚州西部的居民成为美国首批使用核电的居民。该项目由美国联邦政府、杜克森照明公司及威斯丁豪斯电力公司合作建设，海军少将海曼·瑞克沃负责。它在技术上成功，但成本高昂，发电成本是常规发电厂的7倍。不过，它为后续核电发展积累了经验，1980年代该核电站关闭并拆卸，也为核电工业提供了反应堆拆卸教材。
20世纪60年代末、70年代初，美国经济上升，电力需求大增，且轻水堆技术成熟并实现商用化、标准化。1967年核电厂订货达到25.6吉瓦，1969年开始，美国核电总装机容量跃居世界第一。1973年石油危机后，为摆脱对中东石油的依赖，核电建设迎来第二个高潮，美国还使轻水堆成为世界核电厂建设的主导堆型。
1979年位于宾夕法尼亚州哈利斯堡附近的三里岛核电站发生铀核熔融事故，这是美国历史上最严重的核电事故。事故导致放射性气体泄漏，引发了公众对核电安全的强烈担忧，使美国核工业发展受到重大冲击，许多新的核电厂建设项目被停止或推迟，美国核电建设进入减缓发展阶段。加上第二次石油危机后各国经济发展减缓，电力需求增长乏力，许多新的核电厂建设项目被停止或推迟，美国在1983年以前共取消了108台核电机组合同。此后，为保证核电安全性采取的措施使建设工期拖长、投资增加，核电经济竞争力下降，核电建设陷入低迷。 21世纪初，随着能源、环境危机显现，核电作为清洁能源的优势重新凸显。美国开始为先进的三代反应堆进行设计认证，如西屋AP1000获得设计认证。2012年，美国核能监管委员会批准南方电力公司在佐治亚州建造并运营两座新的核反应堆，打破了自1978年以来未批建任何新反应堆的局面。不过，由于核电建设投资大、工期长，且受页岩气发展、电力需求增长低于预期等因素影响，新的建设项目推进仍面临挑战。
由微软创始人比尔·盖茨创立的核能企业TerraPower在美国怀俄明州启动了“下一代”核电站的建设。该项目以液态钠作为冷却剂，理论上建设时间更短，运营成本更低，且发电时不产生二氧化碳。美国核管理委员会曾接受了其建设申请，这是美国40多年来首个走到这一步的商用非轻水反应堆，预计2030年投入使用。
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