U tepelných reaktorů lze s výhodou využít dobré moderační schopnosti vody, díky čemuž je možné aplikovat vodu jako moderátor i chladivo zároveň. Tento fyzikální stav zajišťuje vhodné prostorové uspořádání všech hlavních součástí reaktoru (palivo, moderátor, chladivo, řídící tyče atd.). Tyto typy reaktorů (tj. tlakovodní reaktory a varné reaktory) jsou na světě nejpoužívanější. Koncepce starších reaktorů s grafitovým moderátorem typu MAGNOX, AGR a RBMK je obecně pokládána za překonanou (havárie ve Windscale, Černobylu) a nové reaktory tohoto typu již nejsou plánovány.