Trên hình đưa ra cho chúng ta biết nguyên tắc làm việc của nhà máy điện hạt nhân với 2 vòng tuần hoàn. Năng lượng nhiệt được sinh ra ở vùng hoạt của lò phàn ứng (nơi xảy ra quá trình phân hạch Uranium-235). Nhiệt được cung cấp cho chất tải nhiệt (chất mang nhiệt), được bơm tuần hoàn trong vòng tuần hoàn một. Tiếp đến chất tản nhiệt (khi đó đã mang nhiệt lượng) sẽ đi tới bộ phận trao đổi nhiệt (trong lò hơi). Ở đây sẽ xảy ra quá trình trao đổi nhiệt, nhiệt từ chất tải nhiệt sẽ được truyền cho nước ở vòng tuần hoàn hai thông qua bộ phận trao đổi nhiệt. Nước ở lò hơi được đung nóng và sôi, hơi nước được tạo thành trong quá trình sôi sẽ được dẫn tới Turbin, hơi nước làm cho Turbin quay, dẫn đến Rotor quay và sinh ra dòng điện.

Hơi nước sau khi đi qua Turbin sẽ tiếp tục đi vào bộ phận ngưng tụ, tại đây hơi nước được làm mát, và bị ngưng tụ tạo thành nước. Nước ngưng tụ được máy bơm bơm ngược lại lò hơi, và tiếp tục một chu kỳ mới.[8][9]

Chất tản nhiệt ở vòng tuần hoàn 1 sau khi vào bộ phận trao đổi nhiệt, mất đi một phần nhiệt lượng, lại được máy bơm bơm ngược lại lò phản ứng và tiếp tục 1 chu kỳ mới.

Bộ phận bù áp suất là một bộ phận rất quan trọng và rất phức tạp, có nhiệm vụ đảm bảo áp suất ổn định cho lò phản ứng. Khi sự chênh lệch nhiệt độ của chất tản nhiệt sẽ dẫn đến sự thay đổi áp suất của lò phản ứng. Và bộ phận này phải có nhiệm vụ thay đổi một cách nhịp nhàng và nhanh chóng. Khi mà sự thay đổi nhiệt độ xảy ra rất nhanh khoảng từ 10−15 s đến 10−13 s (thời gian xảy ra của một phản ứng phân hạch). Đối với chất tản nhiệt là nước, thì bộ phận bù áp có một nhiệm vụ rất quan trọng, nhằm duy trì ổn định một áp suất cao (Lò PWR là 160 atm), giúp nước ở vòng tuần hoàn một không sôi.

Ngoài nước được sử dụng làm chất tản nhiệt, thì các chất tản nhiệt khác như CO2 được dùng tại Anh, nước nặng, kim loại lỏng như Natri, Chì, Thủy ngân... cũng được sử dụng. Natri được sử dụng trong lò phản ứng Neutron nhanh tại Nga với ba vòng tuần hoàn. Vòng một và vòng hai là Natri và vòng ba là nước nhẹ (nước từ bộ phận sinh hơi - turbin- bộ phận ngưng tụ). Sử dụng các kim loại lỏng sẽ tạo điều kiện cho việc đơn giản hóa lò phản ứng, khi đó bộ phận bù áp vốn rất phức tạp sẽ không còn cần thiết nữa.

Số vòng tuần hoàn của lò phản ứng được thay đổi tùy theo các loại lò khác nhau (Trên hình là loại lò PWR Nước- Nước). Ngoài ra tại Nga còn phát triển loại lò RBMK. Đây là loại lò một vòng tuần hoàn, nước được sôi ngay trên thanh nhiên liệu, tạo ra hơi nước sau đó tới Turbin.Trong trường hợp không thể cung cấp một lượng nước lớn để làm lạnh hơi nước trong quá trình ngưng tụ, thì ở nhà máy điện được xây dựng hồ chứa nước và tháp ngưng tụ. Tháp có nhiệm vụ làm tăng quá trình đối lưu và quá trình ngưng tụ trong bộ phận ngưng tụ của lò. Tháp ngưng tụ đã trở thành một phần nổi bật của mỗi nhà máy điện hạt nhân.