Nel campo dei reattori nucleari navali ci sono stati un numero limitato di casi in cui si e' contravvenuto alla comune pratica di usare reattori lenti ad acqua in pressione. Un esempio tipico e' il classe Lyra sovietico (oggetto 705, classificazione NATO Alfa). Un battello di dimensioni ridotte caratterizzato da velocita' elevatissime che richiedevano potenze installate stimate attorno ai 50000 cavalli. I normali impianti reattori lenti raffreddati ad acqua non permettevano la costruzione di impianti di tale potenza cosi' compatti. La risposta fu l'utilizzo di reattori raffreddati a metalli liquidi, che invece si adattavano egreggiamente alle specifiche del progetto.

I reattori raffreddati a metalli liquidi sono, al contrario dei PWR, reattori veloci. Come brevemente accennato in precedenza, in un PWR i neutroni rilasciati da una fissione, per poter essere catturati dal materiale fissile e continuare a produrre altre reazioni di fissione nucleare, devono essere preventivamente rallentati da un moderatore (nei PWR il moderatore e' l'acqua di refrigerazione), da cui la denominazione di reattori lenti. Nei reattori veloci la reazione di fissione e' sostenuta dai neutroni veloci prodotti dai precendenti eventi di fissione. Affinche' sia possibile avere reazioni di fissione usando neutroni veloci e' necessario che il combustibile nucleare sia altamente arricchito (Uranio, Torio o Plutonio), il che si traduce in masse critiche relativamente ridotte rispetto a reattori lenti. Inoltre, eliminando la necessita' di un moderatore, si elimina la principale sorgente di perdita di neutroni percui l'economia neutronica di un reattore veloce e' intrinsecamente migliore della relativa economia neutronica di un reattore lento. I neutroni in eccesso che non servono a sostenere la reazione di fissione possono essere utilizzati per la produzione di altro combustibile (nei cosiddetti reattori breeder l'Uranio238, non fissile e molto piu' abbondante dell'Uranio235, catturando neutroni veloci diventa Uranio239 che
beta-decade in Neptunio239 che rapidamente beta-decade in Plutonio239) o per la transmutazione di prodotti di fissione ed isotopi indesiderati.

Dunque i reattori raffreddati a metalli liquidi non usano un moderatore. Pertanto il nocciolo sara' a diretto contatto col refrigerante che deve avere proprieta' di scattering elastico molto basse, cioe' non deve rallentare i neutroni prodotti dalla fissione. Un materiale molto usato a tale scopo e' il sodio che presenta ottime proprieta' di conduzione del calore. Inoltre la temperatura massima del refrigerante non e' limitata alle temperature relativamente basse del refrigerante in un PWR (320-330 gradi centigradi) il che fa si che si possa produrre vapore per le turbine a piu' alta temperatura, che aumenta il rendimento dell'impianto. Tipicamente la temperatura di uscita del sodio di refrigerazione del reattore si aggira intorno ai 570 gradi centigradi. Purtroppo pero' il sodio presenta delle caratteristiche negative, che in parte si ritrovano anche in altre leghe usate come refrigeranti nei reattori veloci (ad esempio miscele Piombo-Bismuto). In primo luogo la temperatura di fusione del sodio e' superiore alla temperatura ambiente per cui, in caso di spegnimento del reattore il sodio tende a solidificare. Cio' deve essere impedito per preservare l'integrita' strutturale del nocciolo e pertanto un sistema di riscaldamento del refrigerante deve essere utilizzato. Inoltre il sodio ad alta temperatura reagisce violentemente con l'acqua e si incendia al contatto con l'aria. Data l'alta reattivita' del sodio con l'acqua e dato che il sodio assorbe i parte anche i neutroni veloci divenendo un isotopo radioattivo, tutti gli reattori nucleari raffreddati a sodio usano un refrigerante primario (sodio radioattivo) che raffredda il reattore e scambia calore con un refrigerante secondario (anch'esso sodio, ma non radioattivo), il quale a sua volta scambia calore con il refrigerante terziario (acqua) che diventa vapore surriscaldato per le turbine. In caso di perdita di sodio nel circuito dell'acqua, non si ha emissione di radiazioni.