원전의 경제성 부분은 특유의 복잡성으로 인해 원자력이 시작된 이래 논란이 끊이지 않고 있다. 원자력의 경제성을 제대로 평가하기 위해서는 발전소 건설과 운영 비용, 연료 비용만을 계산해서는 안 되기 때문이다. 다른 발전소와 달리 원전은 폐로 이후 발전소 자체가 하나의 거대한 핵폐기물이 된다. 나라마다 다른 기술수준, 원자로의 종류, 안전에 대한 법적 규제 정도, 인건비, 보험료와 각종 공사 비용이 다르게 계산된다. 폐로의 경험이 없을 경우 애초 추정했던 예산이 추가되는 사례가 많고, 안전에 대한 규제가 강화될수록 건설·운영·폐로 비용이 추가되는 것이 일반적이다. 또한 원전이 국가 소유일 경우에는 각종 비용이 지출되더라도 제대로 집계되지 않는 경우도 많다.

우리나라의 경우 이 평가 자체가 원천적으로 불가능하다. 무엇보다 큰 이유는 정부와 전력을 생산하는 한국전력이 발전원가의 상세 내역을 공개하지 않고 있다. 물론 발전원가 전체는 공개하고 있다. 한국전력에 따르면 2009년 말 기준으로 우리나라 전기의 단가는 ㎾h당 66.47원으로 원전(35.64원)이 가장 싸게 들며, 석탄(60.31원), 수력(109.37원), LNG(153.06원) 등이 그 뒤를 잇고 있다. 하지만 공개되는 내용은 여기까지이며, 어떤 계산방식으로 이 단가가 나오는지 등은 공개된 내용이 없다.

가장 큰 쟁점이 되는 것은 원전의 사후처리 비용이다. 폐쇄와 함께 거대한 핵폐기물로 변하는 원전은 최소 10만~100만년을 보관해야 하는 고준위핵폐기물(사용후핵연료)부터 장갑, 작업복 등 상대적으로 방사능 준위가 낮은 중저준위핵폐기물이 모인 집합체이기 때문에 일반적인 발전소 폐쇄와는 차이점이 크다.

원전의 사후처리 비용은 방사성 물질 제거 및 철거 비용, 중저준위방사성폐기물 처분 비용, 고준위방사성폐기물 처분 비용으로 나뉜다. 방사성 물질 제거도 방사능 준위에 따라 바로 할 수 있는 것이 있는가 하면, 시간을 두고 열과 방사능 준위가 낮아지면 작업에 들어가는 것까지 천차만별이다.

문제는 아직 우리나라의 경우 단 한 기의 상업용 원전을 폐쇄해본 적이 없다는 것이다. 따라서 현재의 전기요금 계산에 설사 원전 폐쇄 비용이 포함되어 있다 할지라도 실제 비용과 현재의 추산 비용에는 큰 차이가 있을 것이다. 특히 고리 1호기 등 초창기 원전은 건설 과정이 해외 건설업체에 의한 턴키(Turnkey·일괄수주계약) 방식으로 건설되어 건설 당시 설계도를 갖고 있지 않고 사후 작성한 설계도면에 의해 운영되기 때문에 해체과정에서 적지 않은 어려움이 있을 것으로 예상된다.