Eine Kernreaktor-Linie, die sich durch ein hohes Niveau der nutzbaren Wärme auszeichnet. Die Temperaturen der Nutzwärme von etwa 800-1100oC werden durch den Einsatz keramischer Werkstoffe für den Reaktorkern ermöglicht; im Gegensatz dazu können z.B. mit Leichtwasserreaktoren nur Temperaturen von etwa 350-380oC erreicht werden. Der Abtransport der Wärme aus dem Reaktorkern zu einem Wärmetauscher erfolgt nicht mit Wasser, sondern üblicherweise mit Heliumgas, welches sich dadurch auszeichnet, daß es nicht korrosiv ist, nicht aktiviert wird und eine hohe Wärmekapazität besitzt.
Diese Reaktoren werden heute als Generation-IV-Reaktoren bezeichnet. Generation-II-Reaktoren sind die heute üblichen Reaktoren, Generation-III-Reaktoren werden z.B. durch den deutlich sichereren aber nicht technisch inhärent sicheren EPR vertreten.
Entwicklungsarbeiten für diese Reaktorlinie wurden bereits Ende der 60er Jahre in Jülich aufgenommen und führten über den Atomversuchsreaktor (AVR zu der Konstruktion des THTR-300 in Hamm-Uentrop, der als stromerzeugender Prototyp in Betrieb genommen werden konnte. Dieser Reaktor besaß kugelförmige Brennelemente, die während des Betriebs an der Unterseite des Reaktorgefäßes abgezogen werden konnten. Nach einem Test des Zustandes konnten abgebrannte Brennelemente heraussortiert werden, noch funktionsfähige Brennelemente wurden dem Reaktorgefäß wieder von oben zugeführt.
Hochtemperaturreaktoren können in kleinen Leistungseinheiten — typischerweise 100MWelektrisch — so gebaut werden, daß sie sowohl physikalisch inhärent wie auch technisch inhärent sicher sind. Dies bedeutet, daß dieser Reaktor prinzipbedingt auch durch gröbste Betriebsfehler nicht in einen gefährlichen Zustand gebracht werden kann. Dies liegt daran, daß die Betriebstemperatur bei etwa 1000oC liegt, der Reaktor bei maximalen Bedienfehlern ohne äußeres Zutun eine Temperatur von maximal 1750oC erreichen kann, eine Zerstörung der Brennelemente erst darüber einsetzen würde. Die Dekomposition des Reaktorkerns mit der Folge der massiven Freisetzung radioaktiver und giftiger Stoffe innerhalb des Containments würde sogar erst bei etwa 3000oC einsetzen.
Ein solcher Reaktor ist der HTR-100, der Mitte der 80er Jahre als kommerzieller Reaktor geplant, aber nie gebaut wurde. In den letzten Jahren wurde das Prinzip des Hochtemperaturreaktors wieder von Japan, China und Südafrika aufgegriffen: In Japan ist ein Heizreaktor in Betrieb, in China steht ein weiterer Reaktor kurz vor der Fertigstellung.