Das Hauptkühlwassersystem führt die in den Turbinenkondensatoren anfallende, nicht mehr nutzbare Kondensationswärme über den Kühlturmkreislauf an die Atmosphäre ab.
Der 150 Meter hohe Kühlturm besteht aus einer hyperbolischen Schale aus armiertem Beton, die auf 50 Stützen mit Einzelfundamenten ruht. Er arbeitet nach dem Naturzugverdunsterprinzip. Aus dem Kühlturmbecken, das sich unterhalb des Kühlturms befindet, wird das Wasser in zwei getrennten parallelen Zulaufkanälen unterirdisch den zwei Hauptkühlwasserpumpen zugeführt. Diese pumpen das Wasser durch die Kondensatoren der Turbine und von dort zurück zum Kühlturm.
Das von den Kondensatoren um 14°C erwärmte Wasser wird im Kühlturm auf rund 14 Meter Höhe durch Tröge und Rohre auf den ganzen Kühlturmquerschnitt verteilt und mittels Düsen versprüht. Das Wasser rinnt als Film über die darunter angeordneten Kunststoffelemente. Auf dieser grossen benetzten Fläche erfolgt der Wärmetausch mit der durch natürlichen Kaminzug aufsteigenden Luft. Dabei verdunsten, je nach Witterung, zwischen 400 und 700 Liter pro Sekunde.
Das verdunstete Wasser wird durch aufbereitetes Zusatzwasser aus dem Oberwasserkanal des Wasserkraftwerks Gösgen ersetzt. Das Hauptkühlwassersystem führt ausschliesslich die Wärme aus den Kondensatoren ab.
