С момента появления ядерной энергетики в промышленных масштабах в середине 20-го века фундаментальные конструкции реакторов развивались таким образом, чтобы максимально повысить эффективность и безопасность на основе уроков, извлеченных из предыдущих проектов. В этой исторической прогрессии можно выделить четыре различных поколения реакторов. Реакторы поколения I были первыми, которые производили гражданскую ядерную энергию — например, реакторы в Шиппингпорте (США) и Колдер-Холле (Великобритания). Реакторы поколения I также называют «ранними прототипами реакторов». В середине 1960-х годов появились проекты II поколения, или «коммерческие энергетические реакторы». Большинство атомных электростанций, работающих сегодня, используют технологию поколения II.
Конструкции поколения II включают в себя ряд элементов, повышающих безопасность реактора и снижающих риски, связанные с авариями. Однако элементы поколения II считаются «активными системами безопасности», то есть они должны активироваться человеческими контроллерами и не могут работать при отключении систем электроснабжения. Чтобы еще больше повысить уровень безопасности, в середине 1990-х годов было разработано новое поколение «усовершенствованных легководных реакторов». В конструкции реакторов поколения III предусмотрены так называемые пассивные системы безопасности. Пассивные системы призваны повысить безопасность реактора, поскольку работают без вмешательства человека и без подачи электроэнергии. Двумя известными конструкциями поколения III являются европейский реактор с водой под давлением (EPR) и реактор с водой под давлением Westinghouse Advanced Plant 1000 (AP1000). В проекте AP1000 в случае полной потери электроэнергии (включая аварийные резервные генераторы) управляющие стержни опускаются в активную зону реактора, немедленно останавливая цепную ядерную реакцию, а продолжающееся тепло распада отводится из защитной оболочки реактора системой охлаждающих баков с гравитационной подачей. Один из резервуаров, расположенный внутри герметичной защитной конструкции, подавал воду в активную зону; эта вода закипала и поднималась в виде пара к верхней части защитной конструкции, где конденсировалась и стекала обратно в систему внутреннего охлаждения. Тепло конденсации, в свою очередь, передавалось бы контайнменту
В настоящее время атомная промышленность нескольких стран планирует строительство атомных электростанций IV поколения, или «атомных станций следующего поколения» (АЭСС), которые предполагается построить начиная со второй четверти XXI века. Для того чтобы реактор был отнесен к категории NGNP, он должен отвечать нескольким требованиям, включая (1) высокую экономичность, (2) повышенную безопасность, (3) минимальное образование отходов и (4) устойчивость к распространению. Одной из концепций НГЯП является очень высокотемпературный реактор (ОВТ) — охлаждаемый гелием графитовый реактор на различных видах топлива, который будет создавать достаточно тепла для выработки электроэнергии и обеспечения других промышленных процессов, например, производства водорода из воды.