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Dans le réacteur NRU, comme dans la plupart des réacteurs, le combustible est de l'uranium 235. Ce sont ses propriétés spéciales découvertes en 1930 qui permettent au réacteur nucléaire de fonctionner. Si de l'U 235 capture un neutron supplémentaire, il devient instable et se divise en deux en émettant deux ou trois neutrons supplémentaires. Le combustible du réacteur NRU se trouve sous forme de longues tiges. Celles-ci sont abaissées dans le réacteur par le dessus. La section inférieure de chaque tige contient de l'uranium. Leur section supérieure ne sert qu'à manipuler le combustible.
Une machine de chargement du combustible se déplace au sommet de la plate-forme du réacteur NRU. Elle peut être attachée à n'importe quel tube vertical qui passe dans le cur du réacteur. La machine de chargement charge et décharge les tiges de combustible lorsque le réacteur fonctionne. Le réacteur NRU à été le premier réacteur au monde à disposer de cette capacité. La machine de chargement du combustible permet de transporter les tiges de combustible utilisées vers une zone d'entreposage.
Lorsque toutes les tiges de combustible sont insérées dans le réacteur, les parties inférieures forment un cur entouré d'eau lourde. Le cur du réacteur NRU mesure 2,5 m de haut par 3 m de diamètre environ.