Termodynamický proces, pomocou ktorého tepelné elektrárne premieňajú teplo vznikajúce v reaktore (alebo inom zdroji tepla) na užitočnú prácu, najčastejšie na výrobu elektriny. Väčšina elektrární využíva Rankinův cyklus. Pracovné médium, zvyčajne voda, sa v kotle alebo reaktore izobaricky ohreje na teplotu varu, vyparí sa a para sa ohreje na pracovnú teplotu. Vzniknutá para expanduje v turbíne, ktorú roztočí. Za turbínou sa para ochladí a skondenzuje, následne je opäť stlačená a vracia sa späť do reaktora/zdroja tepla. Odpadové teplo sa odovzdáva do okolitej atmosféry alebo do vodného zdroja. Účinnosť premeny tepla na elektrickú energiu sa zvyčajne pohybuje približne medzi 30 až 40 %.