โรงไฟฟ้านิวเคลียร์
การแปลงให้เป็นพลังงานไฟฟ้าเกิดขึ้นทางอ้อม เช่นเดียวกับในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนธรรมดาทั่วไป ความร้อนเกิดจากปฏิกิริยาฟิชชันในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ (เครื่องปฏิกรณ์น้ำเบา) ไอของน้ำ (ไอน้ำ) ถูกผลิตขึ้นโดยตรงหรือโดยอ้อม จากนั้น ไอน้ำแรงดันสูงมักจะจ่ายให้กับกังหันไอน้ำในหลายขั้นตอน กังหันไอน้ำในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ของประเทศตะวันตกมักอยู่ในหมู่กังหันไอน้ำที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยสร้าง หลังจากผ่านกังหันไอน้ำ ไอน้ำมีการขยายตัวและบางส่วนก็ควบแน่น ไอน้ำที่เหลือจะควบแน่นในคอนเดนเซอร์ คอนเดนเซอร์เป็นตัวแลกเปลี่ยนความร้อนซึ่งจะเชื่อมต่อกับฝั่งด้านรองเช่นแม่น้ำหรือหอหล่อเย็น จากนั้น น้ำจะถูกสูบกลับเข้ามาในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์และวงจรก็เริ่มต้นอีกครั้ง วัฏจักรของน้ำกับไอเป็นไปตามวงจรของ "Rankine cycle"
กากกัมมันตรังสี
ดูเพิ่มเติม: การขยายการใช้งานนิวเคลียร์ () และพลูโตเนียมเกรดเครื่องปฏิกรณ์
เนื่องจากยูเรเนียมและพลูโตเนียมเป็นวัสดุที่ใช้สร้างอาวุธนิวเคลียร์ จึงมีความกังวลเรื่องการขยายการใช้งาน. ปกติ(ในเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้ว), พลูโตเนียมจะเป็นเกรดเครื่องปฏิกรณ์. นอกเหนือจากพลูโตเนียม-239, ซึ่งเหมาะสำหรับการสร้างอาวุธนิวเคลียร์เป็นอย่างมาก, ก็ประกอบด้วยปริมาณที่ไม่พึงประสงค์ของสารปนเปื้อนจำนวนมาก เช่น พลูโตเนียม-240, พลูโตเนียม-241, และพลูโตเนียม-238. ไอโซโทปเหล่านี้เป็นเรื่องยากมากอย่างยิ่งที่จะแยก, และต้องใช้วิธีการที่แพงมากในการสกัดวัสดุฟิชชั่นที่มีอยู่ (เช่นยูเรเนียมสมรรถนะสูงหรือพลูโตเนียมที่ใช้เฉพาะเครื่องปฏิกรณ์การผลิต).