В зависимости от характерных признаков можно классифицировать по назначению, энергетическому спектру нейтронов, виду замедлителя, по теплоносителю, конструкционному оформлению и др.
- По назначению реакторы подразделяются на энергетические, исследовательские, транспортные, промышленные, многоцелевые. В зависимости от назначения на первый план выдвигаются те или иные требования, определяющие конструкционное оформление реактора, его характеристики и режим работы. Так, непременным условием для транспортных реакторов должны быть компактность и маневренность. Исследовательские реакторы, предназначенные для материаловедческих исследований, должны быть высокопоточными, для исследования нейтронно-физических характеристик важно выделить пучки нейтронов с определенной энергией. Промышленные реакторы, предназначенные для наработки плутония, производства радиоактивных изотопов, опреснения морской воды, относятся, как правило, к классу низкотемпературных и работают в форсированном режиме. Требования к энергетическим реакторам определяются прежде всего экономичностью термодинамического цикла и в связи с этим стремлением к повышению его параметров. Двух- и многоцелевые реакторы, например для выработки электроэнергии и опреснения морской воды, должны сочетать в себе требования той и другой направленности.
- По энергетическому спектру нейтронов различают реакторы на тепловых, быстрых и промежуточных нейтронах. Наиболее освоены в настоящее время реакторы на тепловых тепловых нейтронах. Они требуют наименьшей удельной загрузки ядерного топлива по делящемуся топлива. С увеличением энергии нейтронов требуется более высокообогащенное топливо, вследствие чего, несмотря на более высокую удельную загрузку по делящемуся изотопу, критические размеры активной зоны уменьшаются и увеличивается ее удельная энергонапряженность. Эти качества присущи реакторам на быстрых нейтронах, которые в настоящее время находятся в стадии промышленного освоения. Перспектива развития этих реакторов определяется возможностью расширенного воспроизводства ядерного топлива благодаря высокому КВ, который может достигать в них значений, заметно превышающих единицу. Реакторы на промежуточных нейтронах используются только в специальных исследовательских устаповках. Доминирующее место в настоящее время, как уже упоминалось, занимают реакторы на тепловых нейтронах, в том числе и среди энергетических реакторов.
- По виду замедлителя реакторы на тепловых нейтронах различаются на легководные, тяжеловодные, графитовые. Наиболее компактны реакторы с обычной водой в качестве замедлителя. Графитовые реакторы в расчете на единицу мощности имеют наибольшие размеры. Несколько меньшими размерами обладают тяжеловодные реакторы. Это обусловлено замедляющими свойствами замедлителя и связано с пробегом нейтронов при замедлении. Наилучшей замедляющей способностью обладает обычная вода, наихудшей— графит. Примерно в обратном порядке можно расставить указанные замедлители в отношении коэффициента замедления, исключая тяжелую воду, обладающую наивысшим коэффициентом замедления. Именно в тяжеловодных реакторах можно получить критическую массу на природном уране с большим запасом реактивности. С заметно большими ограничениями можно сконструировать реактор на природном уране с графитовым замедлителем. При использовании легководного замедлителя требуется только обогащенный уран, так как вода не только хорошо замедляет нейтроны, но и заметно поглощает их. В качестве замедлителя можно использовать бериллий. Но из-за его высокой стоимости и токсичности он применяется только в специальных реакторах и чаще в качестве отражателя.
- По теплоносителю реакторы классифицируются на водоохлаждаемые, газоохлаждаемые, жидкометаллические. Наиболее распространенный теплоноситель — обычная вода. Тяжелая вода из-за ее высокой стоимости в качестве теплоносителя используется редко и только в реакторах, в которых она может быть и замедлителем. Заметное распространение получил газовый теплоноситель. Это единственно возможный теплоноситель в высокотемпературных реакторах. Расплавленные металлы получили применение в реакторах на быстрых нейтронах.
- По структуре активной зоны различают реакторы гетерогенные и гомогенные. В гетерогенных реакторах топливо, замедлитель и теплоноситель»пространственно разделены. ТВС расположены в них обычно в виде правильной решетки. В гомогенных реакторах используется однородная смесь топлива, замедлителя и теплоносителя в виде раствора, тонкой взвеси или расплавов. Поэтому размножающие свойства таких реакторов одинаковы во всем объеме активной зоны. В гетерогенных реакторах вследствие неоднородности распределения материалов имеют место локальные неравномерности поля нейтронов. Практически все работающие в настоящее время реакторы относятся к гетерогенным. Гомогенные реакторы в силу ряда причин, которые будут рассмотрены ниже, не вышли еще из стадии исследования и единичных опытных установок.
- По конструкционному исполнению реакторы подразделяются на корпусные и канальные. В корпусных реакторах давление теплоносителя несет корпус, в канальных — каждый отдельный канал. Это определяется возможностью непосредственного контакта теплоносителя и замедлителя. Там, где это невозможно, теплоноситель протекает в специальных каналах, в которых размещаются ТВС. Стенки каналов рассчитываются на полное давление теплоносителя и предотвращают контакт его с замедлителем.
- Реакторы с водным теплоносителем различаются на кипящие и с водой под давлением (без кипения). Это прежде всего относится к реакторам, охлаждаемым обычной водой, — как корпусным, так и канальным. Большинство корпусных реакторов — это реакторы с водой под давлением, канальные реакторы — преимущественно кипящие.
- По топливу классификация реакторов весьма разнообразна: по обогащению (на природном и обогащенном уране), по агрегатному состоянию топлива (на металлическом природном уране, легированном уране, керамическом топливе, расплавах), по воспроизводящему материалу (с уран-плутониевым или ториевым циклом). Наибольшее распространение пока получили реакторы с твердым керамическим топливом и уран-плутониевым циклом.