Ciepło odpadowe z elektrowni jądrowej
W żadnej z metod przemiany energii cieplnej na elektryczną nie wykorzystuje się całkowicie przetwarzanego ciepła. Jak każda elektrownia z obiegiem parowym, elektrownia jądrowa jądrowa wymaga wody do chłodzenia pary opuszczającej turbinę. Im niższe jest ciśnienie i temperatura pary za turbiną, tym sprawność elektrowni jest wyższa. Po przejściu przez turbinę para jest kierowana do skraplacza, gdzie jest schładzana za pomocą wody chłodzącej pobieranej z naturalnych zbiorników otwartych (rzeki, jeziora, morze), a następnie do nich wracającej, albo krążącej w obiegu zamkniętym i schładzanej w chłodniach kominowych. Elektrownie jądrowe często mają nieco niższą sprawność cieplną niż węglowe odpowiedniki w podobnym wieku. Ponadto elektrownie węglowe odprowadzają część ciepła odpadowego za pomocą gazów spalinowych, podczas gdy elektrownie jądrowe są uzależnione tylko od wody.
Najpopularniejsze typy elektrowni jądrowych wykorzystują wodę do chłodzenia, tj. do przenoszenia ciepła z rdzenia reaktora do turbin parowych, a także, aby usunąć nadmiar ciepła z obiegu parowego (skroplenie pary wodnej). Im większa różnica temperatur między wewnętrznym źródłem ciepła a środowiskiem zewnętrznym, do którego odprowadzana jest nadwyżka ciepła, tym wydajniejszy jest proces wykonywania pracy mechanicznej – w tym przypadku obracania generatora. Stąd pożądana jest wysoka temperatura wewnętrzna i niska temperatura otoczenia zewnętrznego. Ta okoliczność prowadzi do pożądanego usytuowania elektrowni w pobliżu bardzo zimnej wody. Wiele elektrowni, na paliwa kopalne i jądrowe, ma wyższą moc wyjściową netto zimą niż latem ze względu na różnice w temperaturze wody chłodzącej.
Skraplanie pary wodnej w obiegu wtórnym i odprowadzanie nadmiaru ciepła
Para wodna po przejściu przez turbinę musi zostać skroplona, aby mogła być ponownie użyta. Dzieje się to w skraplaczu (kondensatorze). Ciśnienie pary w tym urządzeniu jest bardzo niskie, bliskie próżni, zatem, aby doprowadzić do kondesacji wody, czyli jej skroplenia, należy szybko odebrać ciepło. Proces ten realizowany jest dzięki wymiennikom ciepła – rurkom wypełniającym przestrzeń skraplacza. Para wodna omywa chłodne rurki i tym samym zmienia swój stan skupienia. Wewnątrz rurek przepływa woda z tzw. trzeciego obiegu, który można nazwać obiegiem otwartym lub obiegiem wody chłodzącej, ponieważ woda w zależności od umiejscowienia geograficznego elektrowni może być pobierana, np. z rzeki lub morza, lub krążyć w obiegu zamkniętym i być chłodzona w chłodni kominowej.
Skraplania pary wodnej może odbywać się na głównie na dwa sposoby:
1. Chłodzenie bezpośrednie lub „jednorazowe”. Jeśli elektrownia znajduje się w pobliżu morza, dużej rzeki lub dużego akwenu śródlądowego, przepuszcza się dużą ilość wody przez skraplacze i odprowadza ją z powrotem do morza, jeziora lub rzeki. Wypuszczana woda jest wówczas o kilka stopni cieplejsza.
2. Chłodzenie recyrkulacyjne lub pośrednie. Jeśli elektrownia nie ma dostępu do wody w dużych ilościach, chłodzenie może odbywać za pomocą chłodni kominowej. Woda przeznaczona do ochłodzenia ze skraplacza jest pompowana do chłodni kominowej na szczyt zraszalnika i tam rozdeszczowana w jego wnętrzu po powierzchni. Opadając, oddaje ciepło do powietrza przepływającego od dołu do góry (w przeciwprądzie). Ruch powietrza wymuszony jest przez ciąg kominowy powstający w kominie nadbudowanym nad zraszalnikiem. Znaczna część ciepła jest odbierana wodzie w wyniku parowania (odparowaniu ulega około 1,5% wody). Pozwala to na ochłodzenie wody w krańcowym przypadku do temperatury termometru wilgotnego, przeważnie temperatura schłodzonej wody jest o kilka do kilkunastu stopni wyższa niż temperatura powietrza zewnętrznego. Odparowana woda musi być uzupełniania.