Ở mức công suất cao, nhiệt độ của nhiên liệu và của vật liệu bao quanh (chất làm chậm và chất tải nhiệt) có các hiệu ứng phản hồi tác động lên độ phản ứng của lò. Mức độ ảnh hưởng đó phụ thuộc vào thành phần nhiên liệu hạt nhân và chất làm chậm, vào mật độ và cách bố trí chúng trong vùng hoạt của lò phản ứng. Vì vậy, người ta thường thiết kế vùng hoạt lò phản ứng sao cho có lợi về mặt an toàn hạt nhân (hệ số nhiệt độ âm), nghĩa là, nhiệt độ của nhiên liệu và chất làm chậm tăng sẽ tạo nên một độ phản ứng âm trong vùng hoạt và ngược lại nhiệt độ của nhiên liệu và chất làm chậm giảm sẽ gây ra một độ phản ứng dương do tác động của hiệu ứng Doppler (đối với nhiên liệu) và hệ số rỗng (đối với chất làm chậm), nói cách khác, do ảnh hưởng của đặc điểm an toàn nội tại của lò phản ứng. Hình 5 trình bày tóm tắt các đặc điểm an toàn nội tại của lò phản ứng hạt nhân.
Trong thực tế, khi lò phản ứng đang hoạt động, bất cứ một sự thay đổi về áp suất hay lưu lượng của chất tải nhiệt, v. v... dẫn đến sự thay đổi nhiệt độ của vùng hoạt đều có thể đưa lò vào trạng thái không ổn định. Vì vậy, để duy trì lò phản ứng hoạt động ổn định ở mức độ công suất, các thanh điều khiển luôn phải dao động trong chế độ điều khiển tự động để bù trừ độ phản ứng do sự thăng giáng nhiệt độ gây ra.
Phân hạch tăng lên Nhiệt độ tăng
Lượng nơtron bị hấp thụ bởi U238 giảm Việc tăng mật độ nước sẽ làm chậm nơtron tốt hơn và như vậy sẽ làm
tăng lượng nơtron bị hấp thụ bởi U235
Việc giảm mật độ nước sẽ làm chậm nơtron kém hơn và như vậy sẽ làm
giảm lượng nơtron bị hấp thụ bởi U235
U238 sẽ hấp thụ nhiều nơtron hơn Hình 5. Đặc điểm an toàn nội tại của lò phản ứng
Hệ số nhiệt độ âm là yếu tố quan trọng trong việc vận hành an toàn lò phản ứng. Khi khởi động lò phản ứng, người ta phải nâng các mức công suất lò bằng việc đưa dần vào vùng hoạt những độ phản ứng dương thích hợp. Nếu không có hiệu ứng nhiệt độ âm, công suất lò sẽ tăng, tăng mãi với một độ phản ứng dương dù nhỏ đưa vào vùng hoạt và sự cố độ phản ứng có thể xảy ra. Nhờ có hệ số nhiệt độ âm, công suất lò chỉ tăng đến khi nào độ phản ứng dương đưa vào cân bằng với độ phản ứng âm do hiệu ứng nhiệt độ âm gây ra.
Việc xác định các đặc trưng an toàn nội tại của lò phản ứng hạt nhân là rất cần thiết, nó không chỉ đánh giá mức độ an toàn nội tại của lò mà còn cung cấp số liệu tin cậy để tính toán chính xác các giới hạn vận hành an toàn lò phản ứng.
Lò phản ứng của nhà máy điện hạt nhân có các giá trị của các thông số trong phạm vi sự cố là do hậu quả của những sự kiện vận hành không đúng, do sự hoạt động không chính xác hay hỏng hóc của các thiết bị. Ở các giá trị này của các thông số, hệ thống an toàn nhà máy sẽ báo hiệu bằng chuông reo và ánh sáng để người điều khiển dễ dàng nhận ra và kịp thời xử lý các sự kiện. Thông thường, các tín hiệu sự cố xảy ra đồng thời với việc thực hiện tắt lò tự động của hệ thống các thanh điều khiển và hệ thống dập lò khẩn cấp.