這些快中子射入圍成一圈的鈾棒使鈈-239增殖，當鈾棒中的鈈-239增加到一定的程度，增殖和鏈式反應就開始。這種反應堆可以用較易得到的天然鈾作鈾棒，其功率也由控製棒來控製。當需要停止反應堆的工作時，可將所有的控製棒全部插進。將大量的中子全部吸收，鏈式反應停止，反應堆停止工作。反應堆的核燃料的鏈式反應，不像其他的化學燃料，在燃燒時需要氧氣。所以核潛艇的隱蔽性更強。可以長期沉於水下，不需要到海麵上吸氣。
（減速劑）也稱“慢化劑”。它可使快速運動的中子減速成為慢中子或熱中子，熱中子就能有效地使鈾-235發生裂變，減速劑是原子核反應堆中必不可少的物質。優良的減速劑必須具備兩種性質對中子的吸收較少；中子與它的核碰撞很少次數就能被減慢到所需要的程度。常用的減速劑有重水、石墨、鈹等。一般減速劑均采用較輕的元素或化合物。中子與原子核的彈性碰撞會引起中子運動方向的改變和中子的一部分能量損失。
（控製棒）用以控製原子核反應堆的反應速率或輸出功率的元件，它是用能夠強烈吸收中子的材料（如鎘或化合物質等）製成，一般製做成棒狀，故名控製棒。用它可以控製反應堆的啟動和停止，以及控製核裂變鏈式反應的強弱，從而達到反應堆輸出功率的控製，控製棒插入堆內越深，吸收的中子越多，使反應速度減慢或停止；而把棒從堆內抽出時，吸收的中子減少，可使反應起動或使反應加快。一般控製棒也不是一根，也可用插入棒的多少來調整。這種調節一般都通過自動裝置進行。
（載熱劑）反應堆工作時，核燃料裂變放出巨大的熱量。這些熱量必須靠載熱劑的循環流動不斷把能量輸送到堆外，作為動力的能源加以利用，同時使堆內的溫度不致過分升高，保證反應堆正常工作，優良的載熱劑必須具有不易吸收中子、比熱大、在高溫和γ輻照下不會分解等性質，並可兼作減速劑用。常用的有水，重水，二氧化碳，液態金屬鈉、鉀和某些有機物（如雙酚）等。
（防護層）在核輻射強烈的區域（如原子核反應堆、加速器周圍）使人體免受過量的γ射線、中子輻照以及其它放射線的傷害而建造的屏蔽層。一般采用厚實的重混凝土牆來屏蔽γ輻照，用水層、石蠟層和含硼物質來減弱中子輻照。
（反射層）能夠起反射作用的物質層。在原子核反應堆中，反射層包圍反應堆的主體部分，用來反射中子，以減少中子逸出反應區的可能。便用反射層可以縮小反應堆的體積。常用的材料是水、石墨、鈹等。
（聚變）由於輕核中的核子的平均結合能更小，當輕核相遇聚合成較重的原子核並放出巨大能量的過程稱為“聚變”。例如氘核同氚核相遇時，就可能發生聚變而生成氦核，並放出一個中子，生成物的總動能要比反應物的總動能大17.58百萬電子伏特，其反應式可寫成因為所有的核都帶有正電，相互間存在著庫侖排斥力，因此在一般條件下不可能發生核的聚變。自然界中隻有在太陽等恒星內部，因溫度極高，輕核才有足夠的動能克服庫侖斥力，而能自發地進行持續的聚變。人工聚變目前隻能在氫彈爆炸或由加速器產生的高能粒子碰撞中實現，然而大規模的聚變控製，目前尚未能辦到，正在通過控製熱核反應進行探索研究。可聚變的元素有氫、重氫、鋰等輕原子核。聚變反應因為需要在高達百萬度或千萬度以上的溫度才能進行，故又稱“熱核反應”。在攝氏百萬度以上的高溫，所有原子均完全遊離，原子中所有電子全部逸出，僅餘下原子核。在高溫下這些原子核因熱運動而獲得高速，在它們相互碰撞時因直接接觸而能產生聚變反應，同時放出很大能量。