Druck- und Siedewasserreaktoren benötigen wegen der größeren Neutronenabsorption im H₂O (normales oder leichtes Wasser), das als Neutronenmoderator und Reaktorkühlmittel dient, als Kernbrennstoff angereichertes Uran.

Wie aber schon der von Enrico Fermi 1942 gebaute Reaktor gezeigt hat, funktioniert es auch mit Natururan, also Uran in der natürlichen Isotopenzusammensetzung mit 99,3 Prozent U-238 und 0,7 Prozent U-235. Als Neutronenmoderator müssen dann Graphit oder schweres Wasser (D₂O) und als Kühlmittel zur Wärmeübertragung ein Gas (z. B. CO₂) oder schweres Wasser benutzt werden. In Kernkraftwerken sind solche Natururan-Reaktoren unter dem Namen AGR und CANDU in großer Zahl im Einsatz.

Der GGR (Gas-Graphit Reaktor) und seine Weiterentwicklung, der AGR (Advanced Gas Cooled Reactor), wurden in Großbritannien entwickelt. Brennelemente aus Natururan-Metall beim GGR oder sehr gering angereichertem Urandioxid beim AGR befinden sich in zylindrischen Kanälen in dem aus einzelnen Graphitblöcken aufgebautem Reaktor.

CO₂-Gas durchströmt diese Kanäle als Kühlmittel und gibt seine Wärme in Wärmetauschern an einen Wasser-Dampf-Kreislauf ab. Der Brennelementwechsel ist während des Betriebs möglich.

18 GGR/AGR sind in Großbritannien in Betrieb.

Der CANDU-Reaktor (CANada Deuterium Uranium) ist ein in Kanada entwickelter Druckröhren-Reaktor, der zur Kühlung und als Moderation schweres Wasser (D₂O) benutzt. Im Unterschied zu einem Leichtwasserreaktor besitzen CANDU-Reaktoren getrennte Moderator- und Kühlmittelsysteme. Der Moderator D₂O wird praktisch drucklos und bei niedrigen Temperaturen (etwa 70 °C) eingesetzt, was zur besseren Moderation beiträgt.

Durch den Moderatortank verlaufen horizontale Druckrohre, in denen sich die Brennelementbündel befinden. Jeweils mehrere Bündel sind hintereinander in diesen Kühlkanälen angeordnet. Durch diese Kanäle strömt unter Druck stehendes schweres Wasser als primäres Kühlmittel. Beim Umströmen der Brennelemente wird es auf etwa 300°C erhitzt und gibt die Wärme im Dampferzeuger an ein mit normalem (leichtem) Wasser gefülltes Sekundärsystem ab. Die Brennelementbündel werden während des laufenden Betriebes gewechselt. Eine Abschaltung zum Brennelementwechsel, wie bei Leichtwasserreaktoren, ist nicht erforderlich.

Weltweit werden etwa 40 Reaktoren dieses Typs betrieben, die meisten davon in Kanada und in Indien.