내부의 온도가 높은 원자로를 말한다. 냉각제의 출구온도가 섭씨 600∼1,000도로 높기 때문에 냉각제에는 고온이라도 화학적으로 안정되어 중성자 흡수가 거의 없는 헬륨가스를 사용한다. 연료의 유효 이용, 열효율이 높고 환경에 대한 영향이 적은 점이 특징이다. 또섭씨 1,000도라는 고온을 만들기 때문에 발전, 제철, 화학공업, 지역난방 등 다목적으로 열을 이용할 수 있다.