Kühlkreisläufe
Bei der Kernspaltung entstehen Spaltprodukte und freie Neutronen. Letztere bewegen sich zunächst sehr schnell und müssen abgebremst werden, um die kontrollierte Kettenreaktion aufrecht zu erhalten. Dieses Abbremsen geschieht besonders effektiv durch Stöße mit Wasserstoffatomen z. B. in Wassermolekülen, wobei die Bewegungsenergie der Neutronen in Wärme des Kühlwassers umgewandelt wird, welche ihrerseits wieder abgeführt werden muss.
Drei komplett getrennte Kreisläufe
Im FRM II geschieht das durch eine Kühlkette aus drei voneinander hydraulisch getrennten, aber thermisch verbundenen Kühlkreisläufen. Der Primärkreislauf führt direkt durch das Brennelement. Die vier Hauptkühlmittelpumpen fördern ca. 300 Liter Wasser pro Sekunde, das sich beim Durchgang durch das Brennelement um ca. 15 °C, von etwa 35 °C auf 50 °C, erwärmt. In zwei Wärmetauschern wird diese Wärme an den Sekundärkreislauf abgegeben.
Primär- und Sekundärkreislauf befinden sich vollständig innerhalb des Reaktorgebäudes. Der Tertiärkreis ist wiederum über einen Wärmetauscher mit dem Sekundärkreis thermisch verbunden. Erst der Tertiärkreis führt ins Freie zum Zellkühler, in dem die Wärme v. a. über Verdunstung an die Umgebungsluft abgegeben wird.
Außer dieser Hauptkühlkette gibt es noch verschiedene Nebenkühlkreislaufe, die die Kühlung von weiteren Aggregaten, ggf. der Raumluft oder experimentellen Einrichtungen sicherstellen.