De meeste kerncentrales zijn gebaseerd op het principe PWR (pressurised water reactor). Er zijn drie gescheiden waterkringen.

• Primair circuit (in het rood op de afbeelding)
  Water onder zeer hoge druk (155 bar) circuleert van de reactor naar een warmte wisselaar en terug, aangedreven door zware electrische pompen.

  Een soort expansievat (pressurizer) houdt de druk onder controle. De pressurizer wordt op een wat hogere temperatuur gehouden, zodat een deel van het water onder de vorm van stoom bestaat.

  De temperatuur van het water onder druk is ongeveer 300°C, de temperatuur in de pressurizer wordt op 340° gehouden.

• Secundair circuit (in het midden op de afbeelding)
  Het water wordt aan de kook gebracht in de warmtewisselaar (stoomgenerator) en drijft een turbine aan, zie op zijn beurt een alternator aandrijft. Het water kan hier wel koken omdat dit circuit op een lagere druk wordt gehouden. Hier ook bestaat de turbine uit meerdere trappen. Het water condenseert opnieuw in een tweede warmtewisselaar.

  Het secundair circuit is volledig vergelijkbaar met die van een klassieke thermische centrale, maar de eerste warmewisselaar is dan een verwarmingsketel die met fossiele brandstof gestookt wordt.

• Het tertiair circuit dient om de restwarmte af te voeren, zodat de stoom die zijn werk gedaan heeft opnieuw kan condenseren. Het water wordt afgetapt uit een waterloop of uit de zee.

De kerncentrale van Gravelines De kerncentrale van Gravelines bestaat uit 6 nagenoeg identieke installaties ("tranches"), waarbij iedere installatie een vermogen kan leveren van 1GW. De kernreactoren zelf zijn goed zichtbaar, maar wat je in feite ziet zijn de ronde gebouwen met muren van meer dan een meter dikte uit gewapend beton. Daar zit het volledig primair circuit alsoof de eerste warmtewisselaar van het secundair circuit. Tussen de twee reactoren is er een gebouw waar de gebruikte staven bewaard worden onder water. Door de aanwezigheid van boorzuur in het water kan er hier geen kettingreaktie meer gebeuren. In de gebouwen onderaan zitten de turbines, de alternatoren en de tweede warmtewisselaar. De spanning van 20kV wordt opgevoerd naar de hoogspanning van het distributienetwerk. De gebouwen aan de andere kant van de reactor bevatten de filtratieinstallatie voor het zeewater die gebruikt wordt om het water in het secundair circuit te koelen. In geval van nood kan dit water ook gebruikt worden om de kernreactor zelf af te koelen. Er zijn hier geen koeltorens aanwezig, het warm water wordt direct in zee geloosd.

De reactor gebruikt gedemineraliseerd water als moderator om de neutronen te vertragen zodat ze de kettingreactie kunnen onderhouden. De snelle neutronen die uit de kernsplijting ontstaan kunnen de kettingreactie niet in stand houden.

Als er een zwaar incident gebeurt (waterlek, drukverlies, te hoge temperatuur,...) dan gaat het water aan de kook in de reactor. Daardoor daalt de watermassa en dit is voldoende om de kettingreacties sterk te verminderen.

Een PWR is dus intrinsiek veilig, en daarom dat dit ontwerp bijna overal gebruikt wordt. Als de kernreactor overkritisch zou worden dan wordt de kettingreaktie automatisch getemperd door het ontwerp. Het probleem met een kerncentrale is niet een mogelijke kettingreaktie, maar een probleem van koeling.

Naast water gebruikt men ook boor onder de vorm van een oplossing van boorzuur in water en controlestaven die boor bevatten. Boor (en in het bijzonder het isotoop boor-10) heeft de neiging de neutronen te absorberen.

Boor wordt daarom gebruikt om de kettingreaktie te controleren (via de controlestaven die in de reaktorvat kunnen zakken), maar men kan ook boorzuur in het water van de reactorvat spuiten. Dit doet men om de reactor veilig en snel stil te leggen, maar ook om de verminderde reactiviteit van de gebruikte staven te compenseren (in de loop van de werking wordt de boorconcentratie in het water van het primair circuit constant verlaagd).