La plupart des centrales nucléaires sont de type PWR ou REP (réacteur à eau pressurisée). Ce type de centrale se compose de trois circuits d'eau distincts:

• Le circuit primaire (en rouge)
  De l'eau sous très forte pression (155 bars) circule du réacteur à un échangeur de chaleur et retourne ensuite au réacteur, entrainé par une pompe puissante.

  Un pressuriseur qui fonctionne un peu comme un vase d'expansion maintient le circuit à la bonne pression. La température dans le pressuriseur est maintenue plus élevée que dans le reste du circuit, et une partie de l'eau se transforme ici en vapeur, assurant l'amortissement des variations de densité de l'eau.

  La température de l'eau est d'environ 300°C, dans le pressuriseur elle est de 340°.

• Circuit secondaire (au milieu)
  L'eau est portée à ébullition dans le premier échangeur de chaleur et entraine une turbine. Ici, l'eau peut entrer en ébullition car la pression est maintenue plus basse. La turbine se compose ici aussi de plusieurs étages. La vapeur d'eau se condense totalement dans le condenseur.

  Le circuit secondaire correspond à celui d'une centrale thermique traditionelle, mais le premier échangeur de chaleur est alors une chaudière qui est alimentée en combustible fossile.

• Le circuit tertiaire permet d'évacuer la chaleur pour que la vapeur qui a fait son travail puisse à nouveau se condenser. L'eau est collectée d'un cours d'eau ou de la mer.

La centrale nucléaire de Gravelines La centrale nucléaire de Gravelines se compose de 6 unités pratiquement identiques (on les appelle des "tranches"), chaque unité pouvant produire environ 1GW. Les réacteurs sont bien visibles, mais ce qu'on voit en fait sont les enceintes de confinement en béton armé de plus d'un mètre d'épaisseur. Tout le circuit primaire s'y trouve, ainsi que le premier échangeur de chaleur du circuit secondaire. Entre deux réacteurs il y a un batiment où les tiges de combustible sont gardées sous eau jusqu'à la réduction de la radioactivité naturelle. La présence de bore dans l'eau empèche une réaction en chaine. Dans les batiments en dessous se trouvent les turbines, les alternateurs et le second échangeur de chaleur. La tension de 20kV de l'alternateur est élevée au niveau du réseau de distribution. Les batiments de l'autre coté des réacteurs contiennent les installations de filtration de l'eau de mer. Cette eau sert à refroidir le circuit secondaire. En cas de calamité, cette eau peut également être utilisée pour refroidir les installations du réacteur même. Il n'y a pas de tour de refroisissement, l'eau chaude étant déversée en mer.

Le réacteur de type PWR ou REP est le type de réacteur le plus utilisé et intrinsèquement le plus fiable. Comme modérateur, il utilise le fluide caloporteur même (l'eau sous très haute pression du circuit primaire). Le modérateur ne ralentit pas les réactions en chaine, au contraire il les augmente (voir page d'introduction sur le nucléaire).

Supposons que le réacteur produise trop de puissance qui ne peut être évacuée (arrêt d'urgence d'une turbine, pompe à eau en panne, déconnection du réseau, etc). L'eau dans le réacteur chauffe de plus en plus et se dilate. Il peut même se produire de petites bulles de vapeur d'eau. Comme la densité de l'eau diminue, son effet de modération diminue également, réduisant automatiquement la puissance produite par le réacteur.

Dans le cas d'une forte réduction de la puissance demandée en aval, on ne va pas seulement se baser sur la dilatation de l'eau pour réduire la puissance, mais on va également jouer sur la position des barres de controle pour absorber les neutrons exédentaires.

Un réacteur à eau pressurisée est donc intrinsèquement fiable, c'est pour cette raison que ce système est le plus utilisé. Quand la réaction en chaine a tendance à s'emballer, la dilatation de l'eau du circuit primaire limite automatiquement la puissance. Pour avoir une centrale sûre, il faut surtout que la chaleur puisse de tout temps être évacuée.

En plus de l'eau comme modérateur, on utilise du bore pour réduire le nombre de réactions de fission. Les barres de controle contiennent du bore, mais on ajoute également une très faible quantité d'acide borique à l'eau du circuit primaire. Le bore (et en particulier l'isotope bore-10) absorbent les neutrons.

Le bore est utilisé pour controler ou stopper la réaction en chaine via les barres de controle. La quantité de bore dans l'eau du circuit primaire est adaptée à l'état du combustible (au fur et à mesure qu'il s'use et devient moins réactif on réduit la quantité de bore pour avoir toujours le même comportement dynamique du réacteur).

En cas de problème grave, on injecte une grande quantité d'acide borique dans le circuit primaire, qui va absorber la plupart des neutrons et stopper les réactions en chaine. C'est une mesure extrème, car le réacteur ne peut alors plus être remis en route, il faut d'abord remplacer tout le fluide du circuit primaire.

Le réacteur à eau lourde (HWR Heavy water reactor) est également un réacteur à eau pressurisée.