本发明公开了一种耦合垃圾焚烧发电及厌氧发酵的核能供热制氢系统，包括高温气冷堆、垃圾分类处理系统及高温甲烷蒸汽重整制氢系统，其中，高温气冷堆的二回路蒸汽主要部分用以驱动透平做功，适应调峰要求的多余热量储存到熔盐储热单元用于高温甲烷蒸汽重整制氢，冷凝水的热量用于提高发酵池工作效率；垃圾分类处理系统将干湿垃圾分类处理后用于焚烧发电、发酵制甲烷和提炼原油，垃圾分类处理系统的沼气出口经高温气冷堆的吸热侧与高温甲烷蒸汽重整制氢系统的沼气入口相连通，该系统能够实现核能制氢和垃圾处理，同时可以对外供给电能、氢气及原油，实现垃圾资源化和零碳核能高效制氢。