Водо-водяной реактор — разновидность ядерного реактора, в котором вода выполняет функцию и замедлителя нейтронов, и теплоносителя.
По конструкции водо-водяной реактор представляет собой заполненный водой резервуар. В этой воде расположены тепловыделяющие сборочные узлы (комплекты тепловыделяющих элементов), представляющие собой активную зону. Водный поток, создаваемый циркуляционными насосами, проходящий через активную зону, отводит выделяющееся тепло. В реакторах с малой мощностью часто используют естественную циркуляцию. Известны две разновидности энергетических водо-водяных реакторов: с водой под давлением и кипящие. В первом случае вода не доводится до кипения, и полученное тепло она передает воде второго контура в парогенераторах. В дальнейшем вода второго контура превращается в рабочий пар (например, в реакторах Нововоронежской АЭС).
В кипящих реакторах вода, которая проходит через активную зону, частично превращается в пар. Полученная пароводяная смесь разделяется после выхода из реактора или в самом реакторе. Пар направляется в рабочую турбину, а вода транспортируется обратно в активную зону реактора. Для получения пара, необходимого для использования в турбинах энергетических реакторов, под держивается высокое давление: 10—20 Мн/м2 (100—200 кгс/см2) в реакторах с водой под давлением и 7 Мн/м2 (70 кгс/см2) — в кипящих реакторах. Водо-водяные реакторы, давление воды в которых существенно ниже, чем в энергетических, применяются в качестве реакторов для исследования. Высокие замедляющие свойства воды и отличные ее качества как теплоносителя позволяют развивать значительную удельную мощность (на единицу объема активной зоны). В связи с этим их сооружение относительно рентабельно и дешево. Реакторы просты и надежны в эксплуатации, в связи с чем они нашли широкое распространение в качестве энергетических и, что наиболее важно, в исследовательских установках.