Для существенного повышения эксплуатационных и экономических характеристик были начаты разработки высокотемпературных графитовых реакторов с охлаждением углекислым газом. Ставилась задача существенно поднять выгорание топлива, объемное энерговыделение в активной зоне и температуру теплоносителя первого контура. Работы в Великобритании завершились созданием нескольких реакторов такого типа. Переход на диоксид урана примерно 2,5 %-ного обогащения и использование графита в качестве замедлителя позволили поднять в этих реакторах объемное энерговыделение почти до 3 кВт/л, т.е. в 3 раза, и глубину выгорания до 20 МВт*сут/кг, т.е. в 5 раз по сравнению с магноксовы-ми реакторами. Подогрев углекислого газа от 300 до 670 «С при давлении в первом контуре около 3,5-4,0 МПа обеспечил КПД энергетической установки более 41 %. Эти усовершенствования позволили уменьшить диаметр и высоту активной зоны энергоблока мощностью 600-700 МВт соответственно до 9,5 и 8,3 м. При этом в реакторном корпусе из напряженного железобетона размещаются также газодувки и парогенераторы.
В реакторах такого типа располагается более 400 вертикальных каналов с шагом около 400 мм. Поток теплоносителя снизу вверх. Во избежание взаимодействия графита с CO2 температура кладки не должна превышать 450 °С, что требует охлаждения, осуществляемого также CO2. Температура оболочки твэлов может достигать 825 °С, что потребовало создания специальной хромоникелевой стали (20Cr-25Ni), легированной ниобием (массовое содержание карбидов ниобия до 0,5 %). Таким образом были достигнуты высокие параметры пара на турбине (температура 566 °С при давлении 16 МПа) и значительно снижена потребность топлива. Попытки увеличить эффективность газоохлаждаемых графитовых реакторов не дали положительных результатов. Дальнейшее повышение мощности и удельного энерговыделения в таких системах оказалось нереальным, в частности, в связи с достигнутыми предельными теплофизическими параметрами первого контура и значительным коррозионным воздействием теплоносителя — углекислого газа на сталь. Вследствие этого газоохлаждаемые графитовые реакторы, как и магноксовые, исчерпали себя, и их строительство прекращено.