Wärmesenken sind Systemteile, in denen die Kühlmittel die aufgenommene Wärme bei einer tieferen Temperatur wieder abgeben können. Die letzte Wärmesenke in einem KKW ist entweder die Atmosphäre ( Kühlturm ) oder ein Wasserreservoir (Fluss). Es kommt häufig vor, dass der Durchfluss durch dieses Kühlsystem durch Verschmutzung, Eindringen von Fischen oder Muscheln, aber auch durch Niedrigwasser oder zu hohe Temperatur im Wasserreservoir beeinträchtigt ist. Von solchen Problemen werden vor allem Anlagen an den großen Seen in den USA geplagt. Höhere Reservoirtemperatur bedeutet weniger Wärmefluss und damit einen geringeren Wirkungsgrad der Anlage. Zur Herstellung der gleichen Strommenge muss dann mehr Brennstoff eingesetzt werden.