核电厂由核岛(主要是核蒸汽供应系统)、常规岛(主要是汽轮发电机组)和电厂配套设施(BOP)三大部分组成。
以压水堆核电厂为例,核燃料被放置在反应堆压力容器内。当发生链式反应时,一次冷却剂流经压力容器被燃料组件加热,通过一回路管道进入蒸汽发生器,使其二次侧的水变成蒸汽,驱动汽轮发电机组发电。一次冷却剂然后经冷却剂泵打回压力容器,成为一个封闭回路,即一回路。
在蒸汽发生器二次侧生成的蒸汽经核汽轮机做功后,在主凝汽器内被冷凝成水,经逐级加热并由给水泵送回蒸汽发生器,形成另一封闭回路,成为二回路。
主凝汽器所需的循环冷却水,由泵房提供。核电厂的汽轮机所需的冷却水量较常规火电厂大,所以大都建在海边或大江、大河的岸边。一般核电厂的冷却水流过凝汽器后直接排回水域(一次通过方式)。
反应堆厂房(即安全壳)是密封的。核电厂所有带有强放射性的关键设备都安装在此厂房内。在发生核电厂严重事故时(如主管道破裂事故)可以将泄露出来的放射性物质包容在厂房内。