超高温原子炉
ヘリウム以外に超臨界CO2サイクルガスタービン発電でも同等の高効率発電が可能。最初期の黒鉛減速ガス冷却炉では冷却材に二酸化炭素を使用していたが、当時の技術では20MPaを超える圧力と600°Cを超える高温に耐える素材が開発されていなかったため、軽水炉に比べ経済性が劣り現在の軽水炉が主流となりガス冷却炉は使用されなくなっていった。
直接サイクル高速炉として2000年に超臨界CO2サイクルを使用した高速炉が特許申請されている。
高温状態のナトリウムでも水ほど反応しない(250°C以下では反応が起きない)ため、冷却に液体金属を使用する高速増殖炉でも有用な二次冷却材の候補である。
超臨界CO2サイクルガスタービン発電は火力発電分野においても利用が可能で、東芝が30MPa/1100°C級発電プラントの実証実験を2017年から米国で実施する予定。
現状ではヘリウムにおいて950°Cの超高温による水素製造の実証、ヘリウムより圧力が高圧となり原子炉・配管製造で不利な点があるため、超臨界CO2サイクルの採用はされていない。
中性子の減速材は黒鉛であり、また、ペブルベッド方式、六角柱方式にかかわらず炉心の構成物にも黒鉛が多く含まれる。
高温ガス炉の設計は1947年、アメリカ合衆国のオークリッジ国立研究所の黒鉛原子炉部門の職員によって最初に提案された。ドイツのルドルフ・シュルテン(英語版)教授は、1950年代に開発を推進した。アメリカのピーチボトム原子力発電所は最初の発電用高温ガス炉であり、これは成功裏に終わり1966年から1974年にかけて技術的な証明の先駆者になった。高温ガス炉の設計の例の一つであるフォートセントブレイン原子力発電所は1979年から1989年にかけて運用された。この炉はいくつかの問題に苛まれ、経済的理由から炉は閉鎖されたものの、アメリカの高温ガス炉のコンセプトの証明として役立った。
高温ガス炉は英国のドラゴン炉、ドイツの AVR と THTR-300 、日本の高温工学試験研究炉(HTTR)、中国の HTR-10 などでも研究された。
これらの高温ガス炉をさらに効率的に運用するため超高温下で利用できるようにするための研究も多く行われ、これが超高温炉の研究のきっかけともなっている。最近では設計が事実上新型に更新され、現在は超高温ガス炉として知られる形式で提案されている。