核燃料を封入した燃料棒（fuel rod　あるいは燃料板〈fuel plate〉）は、移動、装荷などの取り扱いを考慮して、多数本を束ねて一つの構造体としている。それを燃料集合体と呼ぶ。最近の加圧水型炉（PWR）では、直径1cm、長さ4m程度の燃料棒を17行17列、沸騰水型炉（BWR）では8行×8列に組み立てて、集合体としている。軽水炉の燃料棒はジルコニウムの合金でできており、それは850℃を超えると、水と反応し、水素を発生させる。この反応は発熱反応であるため、一度反応が始まってしまうと、反応が加速度的に拡大し、大量の水素が発生する。2011年3月11日に発生した福島第一原子力発電所事故では、その水素が原子炉建屋内で爆発した（→「水素爆発」）。