原子力発電の仕組み

アメリカ合衆国では、原子炉の3分の2が加圧水型原子炉（PWR）で、残りは沸騰水型原子炉（BWR）です。上図に示す沸騰水型原子炉では、水を沸騰させて蒸気を発生させ、タービンに送り込んで発電します。

加圧水型原子炉では、炉心水は加圧されており、沸騰することはありません。熱は熱交換器（蒸気発生器とも呼ばれます）を介して炉心外の水に伝達され、炉心外の水を沸騰させて蒸気を発生させ、タービンを回転させます。加圧水型原子炉では、沸騰した水は核分裂反応とは独立しているため、放射性物質に汚染されることはありません。

タービンを駆動するために使用された蒸気は、冷却されて水に戻ります。蒸気の冷却には、河川、湖、または海の水を使用する原子力発電所もあれば、背の高い冷却塔を使用する発電所もあります。砂時計型の冷却塔は、多くの原子力発電所の目印としてよく知られています。原子力発電所では、1単位の電力を生産するごとに、約2単位の廃熱が環境に放出されています。

商用原子力発電所の規模は、1960年代初頭の第一世代の約60メガワットから1000メガワットを超えるものまで様々です。多くの発電所は複数の原子炉を備えています。例えば、アリゾナ州のパロベルデ原子力発電所は、それぞれ1,334メガワットの発電能力を持つ3基の独立した原子炉で構成されています。

海外の原子炉設計の中には、水以外の冷却材を用いて核分裂熱を炉心から逃がすものもあります。カナダの原子炉は重水素を含んだ水（「重水」と呼ばれる）を使用し、他の原子炉はガス冷却です。コロラド州のある原子炉（現在は永久閉鎖）は、冷却材としてヘリウムガスを使用していました（高温ガス冷却炉と呼ばれます）。いくつかの原子炉では、液体金属またはナトリウムが使用されています。