沸水堆和压水堆燃料设计的基本原理相似，均采用富集度为2%~3%的UO2芯块燃料，燃料棒均采用锆金属（Zr）做包壳材料。

沸水堆堆芯由若干个方形燃料元件盒组成，每个元件盒内为7X7或8X8个燃料棒布置，尺寸为一般为15cm见方，3.7m长，燃料棒直径约10.6cm。压水堆的堆芯由若干燃料组件组成，每个组件为17X17个燃料棒布置，尺寸约为21cm见方，4.0m长。

沸水堆和压水堆的控制棒所用的中子吸收材料类似，均为含硼物质或者铪（Hf），但控制棒在堆芯中的布置不同。由于沸水堆堆芯上部有大量气泡，水的中子慢化能力下降，热中子通量低，功率密度低，而下部无气泡，热中子通量高，功率密度高。为了展平功率分布，沸水堆的控制棒为从堆芯下部向上插入。另外，沸水堆堆芯上部布置有汽水分离器和蒸汽干燥器，控制棒从下往上插入更容易布置。从下往上插入的设计致使不能利用控制棒的重力实现自动落棒，因此要求控制棒驱动机构须具有很高的可靠性。沸水堆的控制棒为十字形结构，插在四个燃料元件盒之间。压水堆内无气泡，无汽水分离器和蒸汽干燥器，控制棒设计为从堆芯上部向下插入，这样在事故工况下，控制棒可以利用重力落棒，快速实现紧急停堆。压水堆控制棒为棒形结构，布置在燃料组件内部，穿插在燃料棒之间。