改進型氣冷堆（AGR）為了提高氣冷堆冷卻劑的出口溫度、加深燃耗，英國發展了改進型氣冷堆，反應堆仍採用石墨為慢化劑，CO2氣體作冷卻劑，但採用低濃鈾和不鏽鋼包殼燃料元件，以提高功率密度，使其具有體積小，效率高的特點。這種新燃料元件允許堆芯出口CO2溫度達到670℃，通過蒸汽發生器產生高參數過熱蒸汽，並可以配置標準汽輪發電機組，從而使核電站熱效率提高到近40%。
高溫氣冷堆,
高溫氣冷堆
（HTGR）高溫氣冷堆是改進型氣冷堆的進一步發展，它以低濃鈾或高濃鈾加釷作核燃料，石墨作為慢化劑，氦氣作為冷卻劑，全陶瓷型包覆顆粒燃料元件，使堆芯出口氦氣溫度可達到950℃甚至更高。反應堆燃料裝量少。轉換比高，燃耗深，在利用核燃料上是一種較好的堆型。高溫氣冷堆已完成了試驗堆電站和原型堆電站兩個發展階段。
英國早在1966年就建成了第一座熱功率為20MW的試驗性高溫氣冷堆“龍堆”；美國於1967年建成了電功率為40MW的桃花谷高溫氣冷試驗堆，接著在1972年底建成了電功率為330MW聖·符倫堡（FortSt.Vain）高溫核電站，電站熱效率達39.3%；聯邦德國也於1967年建成了電功率為15MW的球床高溫氣冷堆試驗電站（AVR），並於1976年建成電功率為300MW的THTR-300球床高溫堆。至此高溫氣冷堆在設計、燃料元件和高溫材料的發展、建造與運行方面都積累了成功的經驗，開始進入發電和工業套用的商業化階段。
