原子力発電
2014年の時点で中南米で原子炉を運転している国はメキシコ、アルゼンチン、ブラジルの3ヶ国である。なお、キューバは1983年に原子力発電所の建設を開始したことがあったが、資金面の影響により1992年に工事を中断し、現在に至っている。
火力発電に対する原子力・再生可能共通のメリットとして、酸性雨や光化学スモッグなど大気汚染の原因とされる窒素酸化物や硫黄酸化物を排出しない。
原子力 北海道電力泊発電所3号機 約2,926億円 91.2万kW(32億円/万kW)2009年(平成21年)12月営業運転開始
揚水型水力 東京電力葛野川発電所 約3,800億円 160万kW(24億円/万kW)1999年(平成11年)12月3日1号機営業運転開始
天然ガス 電源開発市原発電所 約100億円 11万kW(9億円/万kW)2004年(平成16年)10月営業運転開始
石炭 北陸電力敦賀火力発電所2号機 1,275億円程度 70万kW(18億円/万kW)2000年(平成12年)9月営業運転開始
風力 電源開発郡山布引高原風力発電所 約120億円 6.6万kW(18億円/万kW)2007年(平成19年)2月 営業運転開始
加圧水型原子炉 - 沸騰水型原子炉
原子力発電は先述した通り、核分裂反応を利用した発電である。核分裂反応とは、何らかの要因で中性子を捕捉した原子が2つまたはそれ以上に分裂することである。ウラン235の中性子吸収に起因する核分裂反応を例に取ると、以下のように記述することができる。
235 U + n → 236 U → A + B + ( 2 ∼ 3 ) n {\displaystyle {}^{235}{\rm {U}}+n\rightarrow {}^{236}{\rm {U}}\rightarrow {\rm {A}}+{\rm {B}}+(2\sim 3)n}
つまり、ウラン235の核分裂の結果、核分裂片以外にも2 - 3個の中性子が発生するのである。この核分裂反応で発生した中性子は、他のウラン235に吸収され順々に核分裂反応が起こっていくことになる。この反応を核分裂連鎖反応といい、連鎖反応の進展程度を示す増倍係数 k が1.0以下の状態を未臨界、1.0の状態を臨界、1.0以上の状態を超臨界という。なお、中性子を吸収したウラン235は必ず核分裂を起こすわけではなく、約16 %の確率でγ線を放出した後、ほぼ安定な(半減期の非常に長い)ウラン236になることがある。
原子力発電における核分裂反応において必要なことは、核分裂反応を制御することである。核分裂反応の制御とは、開始、持続(臨界)、そして停止である。原子力発電においては、これらが自由に制御されなければならない。この、核分裂反応を制御できるということが原子力発電と原子爆弾を分ける大きな違いである。そして核分裂反応を制御する装置が原子炉である。
原子力発電に使用される原子炉には様々な種類がある。原子炉の種類は、減速材と呼ばれる中性子の制御を行う素材と、冷却材と呼ばれる原子炉から熱を運び出す素材の2つによって分類される。減速材としては、黒鉛、重水、軽水 などがある。冷却材としては、炭酸ガスや窒素ガスなどのガス、重水、軽水などがある。現在の日本の商用原子力発電では、減速材、冷却材のどちらとも軽水を使用している。これは軽水炉と呼ばれる。
核分裂炉を、用いる減速材で分類すると以下のように分けられる。