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.