Les centrales nucléaires ont de nombreuses caractéristiques en commun avec les centrales électriques traditionnelles; la principale différence est qu'ils produisent de l'énergie avec des matières radioactives au lieu de combustibles conventionnels. Le même réseau électrique commercial transporte l'électricité provenant de centrales nucléaires et à combustibles fossiles ainsi que de sources renouvelables. Une série de lignes de distribution d'électricité transporte l'électricité des sources aux utilisateurs finaux, y compris les foyers, les clients commerciaux, le gouvernement et l'industrie.
Réaction nucléaire et chaleur
Un réacteur nucléaire produit de grandes quantités de chaleur à partir de la désintégration radioactive contrôlée d'éléments tels que l'uranium et le plutonium. Les noyaux de ces éléments lourds sont instables; ils émettent un rayonnement sous forme de neutrons, de particules alpha et bêta et de rayons gamma, devenant ainsi plus stables. Comme ils produisent des radiations, ils deviennent également très chauds. Dans un réacteur nucléaire, la chaleur est utilisée comme substitut à la combustion du charbon ou du gaz naturel. Les centrales à combustible fossile et les centrales nucléaires utilisent la chaleur pour faire bouillir de l'eau et produire de la vapeur.
Vapeur et générateur
Des tuyaux transportent de la vapeur à haute pression du réacteur nucléaire à une turbine à vapeur. La vapeur propulse les aubes de la turbine, faisant tourner rapidement l'arbre de la turbine, faisant tourner un générateur qui produit de l'électricité. La vapeur se condense en eau, qui est recyclée dans le réacteur pour redevenir de la vapeur. Une centrale nucléaire typique a plusieurs turbines et générateurs fonctionnant en tandem.
Transformateur élévateur et lignes à haute tension
Un appareil appelé transformateur utilise les principes de l'induction électromagnétique pour connecter deux circuits à courant alternatif (AC) ensemble. De plus, un transformateur peut augmenter ou diminuer la tension du courant alternatif à son entrée; Les services publics utilisent des lignes à haute tension pour transporter efficacement l'électricité sur de longues distances. Ils utilisent donc des transformateurs élévateurs à proximité de la centrale électrique pour augmenter la puissance d'un générateur. La tension de sortie du transformateur est réglée pour correspondre à la capacité des lignes électriques à haute tension locales, qui peut aller de 230 000 à 765 000 volts.
Transformateurs abaisseurs et distribution
Les compagnies d'électricité transmettent de l'électricité à haute tension pour réduire les pertes d'énergie, mais la haute tension n'est ni utile ni sûre pour la plupart des clients. Les lignes à haute tension sont connectées à des sous-stations dotées de transformateurs abaisseurs qui réduisent la tension pour les utilisateurs commerciaux et industriels. Une fois que les lignes électriques atteignent le niveau des quartiers, les tensions sont encore réduites pour un usage domestique. Aux États-Unis, les services publics fournissent un service de 120, 208 et 240 volts pour les foyers et les petites entreprises.