Der Primärkreislauf des Reaktors besitzt vier Pumpen, die mit Schwungrädern und Rückschlagklappen ausgestattet sind. Je zwei Pumpen sind zu einem Strang zusammengefasst. Jede Unregelmäßigkeit im Kühlsystem führt zu einer sofortigen Abschaltung des Reaktors. Die Temperatur des Kühlwassers erhöht sich beim Durchströmen des Brennelements von ca. 37°C auf ca. 53°C.

Nach einer Reaktorabschaltung laufen unverzüglich die drei Nachkühlpumpen an, die Beckenwasser durch den Kern fördern. Eine einzige würde bereits ausreichen, um die Nachwärme des Reaktors abzuführen. Nach ca. drei Stunden hat die Nachwärmeleistung so weit abgenommen, daß man auch diese Pumpen abschalten und den Reaktor durch Naturkonvektion - wiederum mit Beckenwasser - kühlen kann. Jede der drei Nachkühlpumpen ist durch eine Batterie, die für drei Stunden Betrieb ausgelegt ist, versorgt und darüber hinaus noch an die Notstromdiesel angeschlossen.
Bei einem hypothetischen Ausfall aller Nachkühlpumpen würde das Brennelement zwar thermisch belastet, jedoch nicht schmelzen.

Die betriebliche Abwärme des Reaktors wird über einen geschlossenen Sekundärkreislauf, in den auch noch andere Wärmeproduzenten eingekoppelt werden, an den Tertiärkreislauf und aus diesem über Luftkühler an die Umgebung abgegeben. Die Abwärme des FRM II beträgt 24MW - 20MW thermische Leistung und 4MW Wärmefreisetzung von Betriebskomponenten.
Sicherheitstechnisch von Bedeutung ist dabei, daß bei einem postulierten Ausfall dieser externen Wärmesenke die gesamte Nachwärme des Reaktors von der großen Wärmekapazität der ca. 700m3 Beckenwasser aufgenommen werden könnte. Die Wassertemperatur würde dabei höchstens um einige Grad Celsius steigen. Dies stellt ein weiteres passives (inhärentes) Sicherheitsmerkmal des FRM II dar, das unmittelbar mit dessen geringer Leistung von nur 20MW und seiner entsprechend geringen Nachwärme zusammenhängt.