Il nocciolo o core del reattore e' la parte nella quale si trova il materiale fissile. Esso e' costituito da un certo numero di elementi impropiamente detti di combustibile (in realta' non avviene alcuna combustione ma tant'e').
Una configurazione abbastanza tipica prevede che l'elemento di combustibile sia formato da un fascio di barre (il numero dipende dalla massa e geometria dell'elemento e dal suo arricchimento ma si aggira nell'ordine del centinaio) alloggiate opportunamente in una griglia (tipicamente rettangolare o esagonale). La singola barra di combustibile ha forma cilindrica con diametro esterno attorno ai 9 mm. Nei reattori commerciali la barra e' formata da un involucro
metallico (generalmente una lega di zirconio) all'interno del quale ci sono i pellets di combustibile. Il combustibile stesso e' (nei reattori commerciali) generalmente ossido di Uranio arricchito con U235 che costituisce il materiale fissile. E' fondamentale che la barra di combustibile abbia particolari proprieta' termomeccaniche onde evitare che gli stess meccanici generati dalle alte temperature al centro della barra provochino lesioni o spaccature nel combustibile medesimo e produzione di gas. Tipicamente i reattori PWR commerciali hanno livelli di arricchimento che variano da 3 al 5 % (cioe' il 3-5% della massa di combustibile e' materiale fissile, il resto e' inerte) mentre i reattori militari per la propulsione navale hanno livelli di arricchimento molto superiori (si pensa 20-25%).
Inoltre i reattori militari per la propulsione navale non usano elementi in ossido di uranio ma compositi costituiti da materiale di supporto cermico (probabilmente UC) in matrice metallica. Essi hanno il vantaggio di avere conducibilita' termica maggiore dell'ossido di Uranio (UO2) e quindi, a parita' di flusso termico, hanno temperature al centro della barra piu' basse di analoghe barre con UO2. Nell'elemento di combustibile, oltre alle barre di combustibile, sono anche alloggiate le barre di regolazione (che sono barre costituite da materiali ad alta sezione
di cattura per i neutroni lenti, per esempio acciai ad alto tenore di Boro , in grado quindi di regolare il flusso neutronico, cioe' la potenza e la criticita' del reattore) e barre con sensori.

Nei reattori PWR il refrigerante, che funge anche da moderatore, e' acqua leggera tenuta a pressione elevata. Essa scorre nel nocciolo asportando il calore generato dalle barre di combustibile. Una volta lasciato il nocciolo, il refrigerante lascia il reattore e scorre in uno scambiatore di calore dove cede il calore assorbito nel reattore ad un refrigerante secondario, anch'esso acqua, che evapora e produce vapore che alimentera' la turbina a vapore di propulsione. Una caratteristica importante dei reattori PWR che li rende preferibili rispetto ad altri tipi di reattori e' la capacita' di autoregolazione. Nel caso si un improvviso calo di energia richiesta al reattore, il refrigerante secondario asportera' meno calore al refrigerante primario che quindi entrera' nel reattore a temperatura piu' alta e tendera' a moderare meno i neutroni veloci nel nocciolo, il che determinera' quindi una diminuzione della reattivita' del reattore e quindi una riduzione della potenza generata.
Un altro vantaggio dei PWR e' il fatto che il refrigerante che scorre nel reattore (ed e' quindi radioattivo) e' sempre separato dal fluido che evolve in turbina. Lo svantaggio e' che i refrigeranti per tali reattori hanno temperature relativamente basse. Infatti la temperatura massima del refrigerante primario e' limitata dalla massima temperatura alla quale l'acqua rimane liquida. L'acqua non puo' essere allo stato liquido a temperature superiori a 370 gradi centigradi circa, qualsiasi sia la pressione a cui e' sottoposta. Tipicamente nei reattori PWR il refrigerante primario lavora a pressioni di 150-180 atmosfere e temperature massime di 320 gradi centigradi. La temepratura del vapore nel circuito secondario sara' quindi minore (intorno ai 300 gradi centigradi) il che non consente di ottenere rendimenti elevati. Inoltre il vapore in parte della turbina sara' umido, il che si riflette sul peso e sul costo della turbina perche' le palette dovranno avere dei rivestimenti in materiali duri che le proteggano dagli impatti con le gocce di acqua liquida trascinate dal vapore evolvente in turbina.

piccola gif descrivente il funzionamento di un reattore PWR. Dall'NRC website