核分裂時に生じる中性子は平均で2.2MeV（メガ電子ボルト　Mは10⁶＝100万）のエネルギーを持つ高速中性子（fast neutron　秒速約2万km）で、核分裂断面積が小さい。一方、熱平衡状態まで遅くさせた中性子（約0.025eVのエネルギー、秒速2.2km）は熱中性子と呼ばれ、核分裂断面積が大きい。そこで、高速中性子を減速材に衝突させ、熱中性子として利用する原子炉が熱中性子炉である。高速炉以外のすべての原子炉が該当する。