Cuanto mayor sea la temperatura del fluido que utiliza una maquina térmica, mayor será el rendimiento de la conversión de calor en potencia útil. Por esta razón, la temperatura del refrigerante primario de los reactores nucleares asciende a varios centenares de grados centígrados y, consecuentemente, la presión de trabajo a alrededor de cien atmósferas. El núcleo se aloja, entonces, en recipientes o tubos que deben resistir esas presiones; junto con los generadores de vapor las bombas de impulsión del refrigerante y los conductos de conexión, constituyen el circuito primario o borrero de presión del reactor que oficia, también, de segundo confinante de los productos de fisión. El control de las reacciones de fisión y, por ende, de la potencia térmica del reactor se realiza mediante la inserción en el núcleo de un conjunto de barras que contienen materiales absorbentes de neutrones (cadmio, boro, hafnio, etc.).

Los reactores nucleares tienen dispositivos automáticos de protección o sistemas de seguridad, a saber; un sistemo de extinción del reactor, un sistema de refrigeración de emergencia del núcleo y un sistema de contención. El sistema de extinción se activa en el caso de que ciertos parámetros de funcionamiento del reactor -la potencia, la presión en el circuito primario, el nivel de agua en los generadores de vapor- alcancen valores que comprometan la seguridad. El término extinción se refiere a la interrupción de las reacciones de fisión en el núcleo, que no sólo puede ser necesaria por razones de seguridad sino, también, para realizar el mantenimiento normal de las instalaciones o cuando la central debe salir de servicio. El sistema de refrigeración de emergencia actúa ante cualquier falla en el circuito primario de refrigeración que inhabilite la remoción del calor generado por el combustible; provee de agua en cantidad suficiente para enfriar el núcleo durante el tiempo que sea necesario. El sistema de contención evita la liberación al ambiente de los productos de fisión, en el caso de que fallen el primer y segundo confinamiento; actúa, además, como supresor de presiones en accidentes que impliquen la ruptura de la barrera de presión del circuito primario.

Una característica particular de los reactores nucleares es la necesidad de remover el calor del núcleo, cuando se han extinguido las reacciones de fisión, pues los productos de esta generan calor de decaimiento radiactivo que, de no ser evacuado, provocaría daños a los elementos combustibles. Los reactores nucleares disponen de sistemas especiales de refrigeración para remover ese calor del núcleo, la cantidad del cual depende de la historia de potencia del reactor antes de su detención y decrece exponencialmente con el tiempo transcurrido desde esta.

La tabla 2 reseña algunos aspectos técnicos de los cinco tipos de reactores nucleares de potencia que componen la mayoría de las centrales nucleares actualmente en operación. La figura I muestra un esquema simplificado del reactor de agua a presión (PWR).