Mặc dù đã được cải tiến bằng cách đơn giản và tiêu chuẩn hoá các thiết kế để giảm chi phí xây dựng, vận hành và sửa chữa, xây dựng nhà máy điện hạt nhân (NMĐHN) vẫn đòi hỏi một nguồn vốn rất lớn và thời gian xây dựng kéo dài với các công nghệ tiên tiến và phức tạp mà Việt Nam chưa nắm bắt được chắc chắn.

Với nguồn vốn đầu tư lớn tới hơn 2 tỷ USD cho một tổ máy phát điện 1000 MW, việc quản lý chuẩn bị đầu tư và xây dựng tốt, nắm chắc quy trình và kỹ thuật xây dựng, đào tạo nhân lực cho quản lý vận hành an toàn là những thách thức to lớn để có được một nguồn cung cấp điện an toàn, ổn định và rẻ cho sự phát triển kinh tế của đất nước trong tương lai.

Kinh nghiệm của các nước khác trong xây dựng và vận hành NMĐHN cho thấy, với thiết kế kém chất lượng, thời gian xây dựng bị chậm trễ, sự lo lắng về vấn đề an toàn, giá thành của NMĐHN sẽ có thể bị tăng cao lên rất nhiều so với dự kiến ban đầu. Sự hậu thuẫn và nhất quán về mặt chính trị và đường lối sẽ giảm tối đa được sự bất ổn, đảm bảo ổn định được giá thành trong quá trình chuẩn bị và xây dựng NMĐHN.

Công nghệ cũng là một thách thức không nhỏ trong việc xây dựng NMĐHN đầu tiên. Lựa chọn công nghệ phù hợp nhất cho Việt Nam, tính tới điều kiện đặc thù tự nhiên, kinh tế, xã hội, thể chế cũng sẽ là một thách thức lớn cho những người có trách nhiệm đặt nền móng cho ngành công nghiệp nguyên tử, bởi vì chi phí phê duyệt, xây dựng, vận hành và sửa chữa sẽ được giảm đáng kể cho các nhà máy tiếp theo.

Xu hướng gần đây cho thấy, lò nước nhẹ công suất lớn (bao gồm cả lò nước sôi và lò nước áp lực) đang chiếm ưu thế trong các dự án đang được xây dựng, cũng như các dự án có kế hoạch xây dựng. Trên thế giới hiện hình thành 3 liên minh cung cấp thiết bị lớn là Westinghouse-Toshiba (Mỹ), Areva (Pháp) - Mitshubishi (Nhật), General Electric - Hitachi, ngoài ra Atomstroi của Nga cũng là nhà thầu có nhiều dự án đang xây dựng ở nước ngoài. Sự quay trở lại của điện hạt nhân tạo nên nhu cầu lớn về cung cấp thiết bị và nhân lực, Việt Nam cần phải tìm một hướng đi đúng trong việc lựa chọn công nghệ để có thể tranh thủ được sự hậu thuẫn tối đa về công nghệ và nhân lực. Điều này lại đặc biệt quan trọng nếu tính đến triển vọng xây dựng hàng loạt các NMĐHN tiếp theo để giảm chi phí.

Độ an toàn cũng là một yếu tố nước ta cần tính đến trước khi xây dựng NMĐHN. Xây dựng là một trong số các thách thức, tuy nhiên vận hành và bảo dưỡng NMĐHN an toàn trong một thời gian dài từ 40 – 60 năm mới là nỗi quan tâm lo lắng nhất của các nhà hoạch định chính sách và các nhà đầu tư. Một sai lầm nhỏ cũng có thể dẫn đến những hậu quả và thiệt hại to lớn. Không giống như các nhà máy điện khác, vấn đề an toàn ở đây bao gồm cả vấn đề bảo vệ nhà máy chống lại mối đe dọa phá hoại từ bên ngoài (đe dọa gây thảm họa phóng xạ), và bảo vệ nguyên liệu hạt nhân, đảm bảo có được nguồn cung cấp nhiên liệu tin cậy và ổn định. Sự hậu thuẫn và ủng hộ của các cường quốc, cũng như các nước trong khu vực là một yếu tố quan trọng đảm bảo an ninh lâu dài và ổn định.

Xử lý chất thải phóng xạ cũng là vấn đề đang làm đau đầu các nước có NMĐHN trên thế giới mà Việt Nam sẽ khó khăn, thác thức vì chúng ta mới chỉ tham gia lần đầu tiên.

Chất thải phóng xạ hiện là một vấn đề chưa có được hướng giải quyết triệt để. Sau 3 năm sử dụng, các thanh nhiên liệu đã cháy được coi là chất thải hoạt độ cao. Thông thường, hiện tại tại nhiều nước, các chất bó thanh nhiên liệu đã cháy này được lưu giữ tại nhà máy (thời hạn có thể đến 50 năm) chờ đến khi được vận chuyển đến địa điểm cố định. Tuy nhiên, chưa nước nào có được một địa điểm ổn định lưu giữ chất phóng xạ cao này cho thời gian dài (1.000 – 10.0000 năm), mà mới chỉ ở mức độ mô phỏng trên mô hình (Pháp), hoặc chuẩn bị xây dựng mặc dù gặp rất nhiều khó khăn và chống đối (núi Yucca, Mỹ). Các nghiên cứu về xử lý và quản lý chất thải hoạt độ cao đang được nhiều nước trên thế giới quan tâm đầu tư nghiên cứu, hy vọng với tiến bộ của khoa học kỹ thuật và công nghệ thì sớm có giải pháp tối ưu trong tương lai gần đây.