Σε κάθε ένα πυρηνικό υποβρύχιο ή πλοίο υπάρχει ένα μικρός πυρηνικός αντιδραστήρας διάσπασης. Η διάσπαση του πυρήνα του ουρανίου δημιουργεί δύο μικρότερους πυρήνες και απελευθερώνει μεγάλα ποσά θερμότητας (θερμική ενέργεια). Μέρος της θερμότητας αυτής απορροφάται από νερό που κυκλοφορεί γύρω από τον πυρήνα του αντιδραστήρα. Το νερό αυτό μπορεί να είναι ελαφρά ραδιενεργό επειδή ακριβώς κυκλοφορεί γύρω από τον πυρήνα του αντιδραστήρα. Για τον λόγο αυτό κινείται σε ένα κλειστό κύκλωμα (το πρωτεύον κύκλωμα) και δεν χρησιμοποιείται απευθείας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Το πρωτεύον αυτό κύκλωμα έχει δυο ρόλους:
- Ο πρώτος είναι να ψύχει το κέντρο του αντιδραστήρα (αλλιώς, αν αναπτυχθούν πολύ υψηλές θερμοκρασίες τα υλικά που αποτελούν τον αντιδραστήρα θα λιώσουν).
- Ο δεύτερος είναι να θερμάνει το νερό που κυκλοφορεί στο δευτερεύον κύκλωμα. Το νερό από το πρωτεύον κύκλωμα και το νερό από το δευτερεύον κύκλωμα δεν έρχονται σε επαφή (σκέψου πώς το ζεστό νερό του καλοριφέρ ζεσταίνει τον αέρα του δωματίου χωρίς να στάζει μέσα στο δωμάτιο). Το νερό από το δευτερεύον κύκλωμα βγαίνει απόλυτα καθαρό (μπορούμε να το χρησιμοποιήσουμε ακόμα και ως πόσιμο). Ο σκοπός του δευτερεύοντος κυκλώματος είναι να μετατρέψει το νερό του σε ατμό (και μάλιστα με πίεση). Ο ατμός αυτός:
1. Θα γυρίσει τις τουρμπίνες, δηλαδή η θερμότητα μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια. Οι τουρμπίνες θα κινήσουν την ηλεκτρογεννήτρια για να παραχθεί η ηλεκτρική ενέργεια που χρειάζεται το υποβρύχιο ή το πλοίο.
2. Ένα μέρος της ηλεκτρικής αυτής ενέργειας χρησιμοποιείται για να κινήσει (με τη βοήθεια ενός ηλεκτρικού μοτέρ) τις διάφορες έλικες που κινούν το υποβρύχιο ή το πλοίο. Δηλαδή η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική.
3. Ένα άλλο μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας χρησιμοποιείται από τις ηλεκτρικές συσκευές που υπάρχουν στο υποβρύχιο ή το πλοίο (π.χ φωτισμός, ψυγεία, θερμοσίφωνες, θέρμανση κ.α)
4. Το πλήρωμα του υποβρυχίου χρειάζεται οξυγόνο για να αναπνέει. Μέρος από το παραγόμενο ηλεκτρικό ρεύμα χρησιμοποιείται για να διασπάσει θαλασσινό νερό σε υδρογόνο και οξυγόνο, και να τροφοδοτήσει με το παραγόμενο οξυγόνο το εσωτερικό του υποβρυχίου. Η ηλεκτρική ενέργεια δηλαδή μετατρέπεται σε χημική.
