炉心を直接冷却する一次冷却系を循環している冷却材をいう．一般に伝熱特性がよく熱的および化学的に安定であり，炉材料の腐食が少なく，中性子吸収断面積が小さいなどの性質が要求される．軽水炉においては，炉心冷却とともに炉心で発生する中性子の減速材としての役目も持っている．炉形により異なる冷却材が用いられ，軽水，重水，ヘリウムガス，液体ナトリウムなどがある．