液态钠(主要用于快中子堆)和钠钾合金(主要用于空间动力堆)具有大的热容量和良好的传热性能。轻水在价格、处理、抗氧化和活化方面都有优点,但是它的热特性不好。重水是好的冷却剂和慢化剂,但价格昂贵。气体冷却剂(如二氧化碳、氦)具有许多优点,但要求比液体冷却剂更高的循环泵功率,系统密封性要求也较高。有机冷却剂较突出的优点是在堆内的激活活性较低,这是因为全部有机冷却剂的中子俘获截面较低,主要缺点是辐照分解率较大。应用最普遍的压水堆核电站用轻水作冷却剂兼慢化剂。为防护中子、γ射线和热辐射,必须在反应堆和大多数辅助设备周围设置屏蔽层。其设计要力求造价便宜并节省空间。对γ射线屏蔽,通常选择钢、铅、普通混凝土和重混凝土。钢的强度最好,但价格较高;铅的优点是密度高,因此铅屏蔽厚度较小;混凝土比金属便宜,但密度较小,因而屏蔽层厚度比其他的都大。来自反应堆的γ射线强度很高,被屏蔽体吸收后会发热,因此紧靠反应堆的γ射线屏蔽层中常设有冷却水管。某些反应堆堆芯和压力壳之间设有热屏蔽,以减少中子引起压力壳的辐照损伤和射线引起压力壳发热。中子屏蔽需用有较大中子俘获截面元素的材料,通常含硼,有时是浓缩的硼-10。有些屏蔽材料俘获中子后放射出γ射线,因此在中子屏蔽外要有一层γ射线屏蔽。通常设计最外层屏蔽时应将辐射减到人类允许剂量水平以下,常称为生物屏蔽。