Atomreaktorer avkjøles vanligvis med vann, men det finnes konstruksjoner som benytter gass eller et flytende metall (for eksempel flytende natrium), eller smeltet salt. Dette sirkulerer rundt i reaktorkjernen for å absorbere varmen som blir generert. Varmen blir ført bort fra selve reaktoren for deretter å bli benyttet til å produsere damp. De fleste reaktorsystemer benytter et kjølesystem som er fysisk adskilt fra vannet som blir kokt for å produsere damp under trykk for å drive dampturbinen, disse kalles for trykkvannsreaktorer. I noen reaktorkonstruksjoner blir dampen som benyttes i dampturbinen produsert direkte i reaktoren, en type som benytter dette prinsippet er kokvannsreaktoren.