沸水反应堆是轻水作慢化剂和冷却剂、低富集度铀作燃料的反应堆。核燃料棒在反应堆堆芯发生可控的链式反应，产生大量热量。这些热量直接传递给反应堆压力容器内的水，使其沸腾产生蒸汽。蒸汽直接推动蒸汽涡轮发电机产生电能。与压水堆不同，沸水堆属于单循环反应堆，蒸汽在推动汽轮机后，会进入一个凝汽器进行冷却，凝汽器通常引入海水作为冷却介质。由于沸水堆产生的蒸汽直接用于发电，若发生故障，蒸汽中可能带有放射性物质，因此在设计上其安全性相对较弱。

沸水堆发电原理示意图