Ядерні реактори можуть охолоджуватися газовим теплоносієм. На сьогоднішній день найбільш прийнятним газом для охолодження радіактивної зони реактора є гелій (Не). Це інертний газ, що унеможливлює винесення радіації з активної зони.
Як теплоносій зазвичай використовується очищена вода (у реакторах на швидких нейронах це рідкий метал – натрій). Для ефективності вода знаходиться під високим тиском (до 160 атмосфер) та нагрівається до 324 градусів (це дані для реактора ВВЕР-1000).
Ядерне паливо складається з урану або плутонію, що мимоволі розпадаються з виділенням енергії. Нейтрони, що вилітають при цьому, провокують розпад інших ядер. Ця ланцюгова реакція дозволяє досягти високої потужності реактора. Її можна заглушити, ввівши в реактор стрижні з речовини, що поглинає нейтрони.