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저농축우라늄을 연료로 사용하고, 경수를 냉각재 겸 감속재로 사용하는 비등경수로는 핵분열 시 발생하는 열에너지로 냉각재를 직접 끓여 증기를 발생시키고, 그 증기로 터빈을 돌려 전기를 생산한다. 원자로 압력용기 내부 기압이 70기압 정도로 상대적으로 낮게 유지할 수 있는 장점이 있다.

격납용기 속에는 원자로 압력용기와 재순환펌프가 있으며, 가압수형원자로와 달리 증기발생기가 없다. 원자로용기에서 나온 증기는 격리밸브를 거쳐 터빈발전기를 돌리고 복수기에서 물로 되돌아간 후, 이 물이 복수펌프, 저온급수가열기, 급수펌프, 고온급수가열기를 통과해 다시 격리밸브를 거쳐 격납용기로 돌아와 급수터빈에서 원자로용기 속으로 보내진다.

비등수형은 연료봉 사이를 물이 위쪽 방향으로 흐르는 동안 이 물이 연료봉으로부터 열을 전달받아 일부가 증기로 바뀐다. 이 증기의 기포가 통과하므로 연료봉의 틈은 가압수형원자로보다 넓으며 연료봉 자체도 굵다.

비등수형원자로의 출력제어는 제어봉을 조정하는 방법과 노심에 들어가는 수량을 조절하는 방법이 있다. 제어봉을 삽입하면 중성자가 흡수되어 출력이 떨어지고, 반대로 제어봉을 인출하면 출력이 높아진다. 또한 노심을 통과하는 냉각수의 양을 변화시켜 출력을 제어하기도 한다.

노심에서 발생한 증기가 직접 터빈발전기를 통과하기 때문에 격납용기 외부에서 증기관이 파단될 경우 노심의 방사성기체가 외부로 누출될 우려가 있다. 따라서 증기관이 격납용기를 지나는 부분에는 앞뒤로 격리밸브가 있어 이 밸브를 잠그는 방식으로 방사성기체의 유출을 막고 있다.

격납용기 내에는 사고발생에 대비하여 분출증기응축용 스프레이가 비치되어 있다. 원자로 건물 내벽과 격납용기 외벽 사이에는 공학적 안전시설, 냉각재 정화계, 잔류열 제거계, 사용후연료 저장조, 환기계 등이 있다.

비등경수로는 1950년대 중반 미국의 제너럴일렉트릭사가 중심이 되어 개발하였으며, 현재는 이를 토대로 다양한 개량형 비등수형원자로가 개발되어 있다.