เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบเนื้อเดียวกันในน้ำ (Aqueous Homogeneous Reactor : AHR) เป็นเครื่องปฏิกรณ์แบบสองห้อง ประกอบด้วยห้องปฏิกรณ์ภายในและห้องระบายความร้อนและลดความเร็วของนิวตรอนภายนอก เป็นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ประเภทหนึ่ง ที่ใช้เกลือนิวเคลียร์ ที่ละลายได้ (โดยทั่วไปคือยูเรเนียมซัลเฟตหรือยูเรเนียมไนเตรต ) ละลายในน้ำ เชื้อเพลิงจะผสมกับน้ำหนักหรือน้ำหนักเบา ซึ่งช่วยลดความเร็วของนิวตรอนและระบายความร้อนให้กับเครื่องปฏิกรณ์บางส่วน ชั้นนอกของเครื่องปฏิกรณ์มีน้ำมากกว่า ซึ่งช่วยระบายความร้อนและทำหน้าที่เป็นตัว ลดความเร็วของนิวตรอน ด้วย น้ำอาจเป็นน้ำหนัก หรือ น้ำธรรมดา (น้ำหนักเบา) ซึ่งช่วยลดความเร็วของนิวตรอนและช่วยให้ปฏิกิริยามีเสถียรภาพ โดยทั้งสองชนิดต้องมีความบริสุทธิ์สูงมาก

คุณสมบัติการควบคุมตนเองและความสามารถในการรับมือกับการเพิ่มขึ้นของปฏิกิริยาอย่างมาก ทำให้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบนี้มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว และอาจปลอดภัยที่สุดด้วย ที่ซานตาซูซานารัฐแคลิฟอร์เนียบริษัทอะตอมมิกส์อินเตอร์เนชั่นแนลได้ทำการทดสอบชุดหนึ่งที่เรียกว่าการทดลองพลังงานจลน์ในช่วงปลายทศวรรษ 1940 แท่งควบคุมถูกติดตั้งบนสปริงแล้วเหวี่ยงออกจากเครื่องปฏิกรณ์ในเวลาเพียงไม่กี่มิลลิวินาที กำลังไฟฟ้าของเครื่องปฏิกรณ์เพิ่มขึ้นจากประมาณ 100 วัตต์เป็นมากกว่า 1,000,000 วัตต์ โดยไม่พบปัญหาใดๆ

เครื่องปฏิกรณ์แบบเอกพันธ์ในน้ำบางครั้งเรียกว่า "หม้อไอน้ำน้ำ" (ไม่ควรสับสนกับเครื่องปฏิกรณ์น้ำเดือด ) เนื่องจากน้ำภายในดูเหมือนจะเดือด แม้ว่าฟองที่เกิดขึ้นนั้นเกิดจากการผลิตไฮโดรเจนและออกซิเจนเนื่องจากรังสีและอนุภาคฟิสชันทำให้โมเลกุลน้ำแตกตัวเป็นก๊าซที่เป็นองค์ประกอบ ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าเรดิโอไลซิสเครื่องปฏิกรณ์แบบเอกพันธ์ในน้ำถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะเครื่องปฏิกรณ์วิจัย เนื่องจากสามารถควบคุมตัวเองได้ มี ฟลักซ์นิวตรอนสูงมากและจัดการได้ง่าย ณ เดือนเมษายน พ.ศ. 2549 มีเครื่องปฏิกรณ์แบบเอกพันธ์ในน้ำเพียง 5 เครื่องที่กำลังดำเนินการอยู่ ตามฐานข้อมูลเครื่องปฏิกรณ์วิจัย^{[ 1 ]}

ปัญหาการกัดกร่อนที่เกี่ยวข้องกับสารละลายที่มีซัลเฟตเป็นส่วนประกอบหลักได้จำกัดการใช้งานเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการผลิต เชื้อเพลิง ยูเรเนียม-233จากธอร์เรียมการออกแบบในปัจจุบันใช้สารละลายที่มีกรดไนตริกเป็นส่วนประกอบหลัก (เช่นยูรานิลไนเตรต ) ซึ่งช่วยขจัดปัญหาเหล่านี้ส่วนใหญ่ในเหล็กกล้าไร้สนิม

การศึกษาเบื้องต้นเกี่ยวกับเครื่องปฏิกรณ์แบบเนื้อเดียวกันเกิดขึ้นในช่วงปลายสงครามโลกครั้งที่สองนักเคมีรู้สึกเสียใจที่เห็นชิ้นส่วนเชื้อเพลิงแข็งที่ผลิตอย่างแม่นยำของเครื่องปฏิกรณ์แบบไม่เป็นเนื้อเดียวกันต้องถูกละลายในกรดเพื่อกำจัดผลิตภัณฑ์ฟิสชันซึ่งก็คือ "เถ้า" ของปฏิกิริยานิวเคลียร์วิศวกรเคมีหวังที่จะออกแบบเครื่องปฏิกรณ์เชื้อเพลิงเหลวที่จะช่วยลดค่าใช้จ่ายในการทำลายและแปรรูปชิ้นส่วนเชื้อเพลิงแข็ง อย่างไรก็ตาม การเกิดฟองก๊าซในเชื้อเพลิงเหลวและการกัดกร่อนของวัสดุ (ในสารละลายยูเรนิลซัลเฟต ) ทำให้เกิดความท้าทายอย่างมากในการออกแบบและวัสดุ

เอนริโก เฟอร์มิสนับสนุนการก่อสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ลอสอะลามอสซึ่งต่อมากลายเป็นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เครื่องที่สามของโลก เครื่องปฏิกรณ์เชื้อเพลิงเหลวแบบเนื้อเดียวกันเครื่องแรก และเครื่องปฏิกรณ์เครื่องแรกที่ใช้ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะยูเรเนียม-235 เป็นเชื้อเพลิง ในที่สุดก็มีการสร้างเครื่องปฏิกรณ์สามรุ่น โดยทั้งหมดอยู่บนพื้นฐานของแนวคิดเดียวกัน เพื่อความปลอดภัย เครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้จึงได้รับชื่อรหัสว่า "หม้อไอน้ำน้ำ" ชื่อนี้เหมาะสมเพราะในรุ่นที่มีกำลังสูงกว่า สารละลายเชื้อเพลิงดูเหมือนจะเดือดเนื่องจากฟองไฮโดรเจนและออกซิเจนก่อตัวขึ้นจากการสลายตัวของตัวทำละลายน้ำโดยผลิตภัณฑ์ฟิสชันที่มีพลังงานสูง ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าเรดิโอไลซิส

เครื่องปฏิกรณ์นี้มีชื่อว่าLOPO (ย่อมาจาก low power หรือกำลังต่ำ) เพราะกำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้นั้นแทบจะเป็นศูนย์ LOPO ทำหน้าที่ตามวัตถุประสงค์ที่ตั้งไว้ คือ การหาค่ามวลวิกฤตของโครงสร้างเชื้อเพลิงแบบง่าย และการทดสอบแนวคิดเครื่องปฏิกรณ์แบบใหม่ LOPO เข้าสู่ภาวะวิกฤตในเดือนพฤษภาคม ปี 1944 หลังจากเติมยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ ครั้งสุดท้าย โดยเอนริโก เฟอร์มี เป็นผู้ควบคุมเครื่องด้วยตนเอง LOPO ถูกรื้อถอนเพื่อสร้างหม้อไอน้ำตัวที่สองซึ่งสามารถทำงานได้ที่กำลังไฟฟ้าสูงถึง 5.5 กิโลวัตต์ เครื่องปฏิกรณ์รุ่นนี้มีชื่อว่าHYPO (ย่อมาจาก high power หรือกำลังสูง) โดยใช้สารละลายยูรานิลไนเตรตเป็นเชื้อเพลิง ในขณะที่เครื่องรุ่นก่อนหน้าใช้ยูรานิลซัลเฟต เสริมสมรรถนะ เครื่องปฏิกรณ์นี้เริ่มใช้งานได้ในเดือนธันวาคม ปี 1944 การวัดนิวตรอนที่สำคัญหลายอย่างที่จำเป็นในการออกแบบ ระเบิดปรมาณูรุ่นแรกๆ นั้นทำโดยใช้ HYPO ในปี 1950 ปริมาณนิวตรอน ที่สูงขึ้น เป็นที่ต้องการ ดังนั้นจึงมีการปรับปรุงแก้ไขเครื่องปฏิกรณ์ HYPO อย่างกว้างขวางเพื่อให้สามารถทำงานที่ระดับกำลังไฟฟ้าสูงถึง 35 กิโลวัตต์ เครื่องปฏิกรณ์นี้จึงถูกตั้งชื่อว่าSUPO SUPO ถูกใช้งานเกือบทุกวันจนกระทั่งถูกปิดใช้งานในปี 1974

ในปี ค.ศ. 1952 มีการทดลองที่สำคัญสองชุดเกี่ยวกับ การใช้สารละลาย น้ำหนักมากของยูเรเนียมเสริมสมรรถนะในรูปยูเรนิลฟลูออไรด์ที่ลอสอะลามอส เพื่อสนับสนุนแนวคิดของเอ็ดเวิร์ด เทลเลอร์เกี่ยวกับการออกแบบอาวุธ อย่างไรก็ตาม เมื่อการทดลองเสร็จสิ้น เทลเลอร์ก็หมดความสนใจไปแล้ว แต่ผลลัพธ์ที่ได้ถูกนำไปประยุกต์ใช้เพื่อปรับปรุงเครื่องปฏิกรณ์รุ่นก่อนหน้า ในการทดลองชุดหนึ่ง สารละลายถูกบรรจุใน ถัง ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 25 และ 30 นิ้ว (640 และ 760 มม.)โดยไม่มีตัวสะท้อนแสงล้อมรอบ ความสูงของสารละลายถูกปรับให้ถึงจุดวิกฤตด้วยสารละลาย D₂O อัตราส่วนอะตอม D/ ^²³⁵Uเท่ากับ 1:230 และ 1:419 ในถังขนาดเล็ก และ 1:856 ถึง 1:2081 ในถังขนาดใหญ่ ในการทดลองอีกชุดหนึ่ง สารละลายทรงกลมถูกวางไว้ตรงกลาง ภาชนะทรงกลม ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 35 นิ้ว (890 มม.)ซึ่ง D₂O สูบจากอ่างเก็บน้ำที่ฐานเข้าไป สภาวะวิกฤตเกิดขึ้นในทรงกลมสารละลาย 6 ลูกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 13.5 ถึง 18.5 นิ้ว ที่อัตราส่วนอะตอม D/ ^235Uตั้งแต่ 1:34 ถึง 1:431 เมื่อการทดลองเสร็จสิ้น อุปกรณ์ดังกล่าวก็ถูกปลดระวางเช่นกัน  

ในปี 2024 บริษัทสตาร์ทอัพด้านพลังงานนิวเคลียร์ CalThermo ได้ออกแบบไมโครรีแอคเตอร์ AHR ที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ เพื่อผลิตไฮโดรเจนสำหรับใช้เป็นเชื้อเพลิง^{[ 2 ]}

เครื่องปฏิกรณ์ นิวเคลียร์แบบเอกพันธ์ในน้ำเครื่องแรกที่สร้างขึ้นที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติโอ๊คริดจ์เริ่มทำงานในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2495 ระดับกำลังไฟฟ้าที่ออกแบบไว้ที่หนึ่งเมกะวัตต์ (MW) บรรลุผลสำเร็จในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2496 ไอน้ำแรงดันสูงของเครื่องปฏิกรณ์หมุนกังหันขนาดเล็กที่สร้างกระแสไฟฟ้า ได้ 150 กิโลวัตต์ (kW) ซึ่งเป็นความสำเร็จที่ทำให้ผู้ดำเนินการได้รับตำแหน่งเกียรติยศ "บริษัทพลังงานโอ๊คริดจ์" อย่างไรก็ตามAECมุ่งมั่นที่จะพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์เชื้อเพลิงแข็งที่ระบายความร้อนด้วยน้ำ และการสาธิตเครื่องปฏิกรณ์ประเภทอื่น ๆ ในห้องปฏิบัติการ แม้ว่าจะประสบความสำเร็จ ก็ไม่ได้เปลี่ยนแปลงทิศทางของบริษัท

ตั้งแต่ ปี 1974 ถึงปี 1979 KEMA ( Keuring van Electrotechnische Materials Arnhem ) ได้ดำเนินการเครื่องปฏิกรณ์แบบเนื้อเดียวกันในน้ำที่เรียกว่าKEMA Suspensie Test Reactor (KSTR) ณ สถานที่ตั้งของพวกเขาที่เมืองอาร์นเฮมประเทศเนเธอร์แลนด์เครื่องปฏิกรณ์นี้สร้างขึ้นโดยความร่วมมือกับผู้เชี่ยวชาญจาก ORNL (Oak Ridge National Laboratory) เนื่องจากพวกเขามีประสบการณ์ในการทดลองเครื่องปฏิกรณ์แบบเนื้อเดียวกัน เครื่องปฏิกรณ์ประกอบด้วยภาชนะบรรจุเครื่องปฏิกรณ์ (เส้นผ่านศูนย์กลาง 310 มม. ปริมาตร 18.3 ลิตร) ที่ผลิตโดย Werkspoor ในเมืองอูเทรคต์ เชื้อเพลิงเป็นส่วนผสมของ UO2 14% เสริมสมรรถนะสูง 90% ^{235U ) และ} 86% ในความเข้มข้น 400 กรัม/ลิตรยูเรเนียม (6766 กรัม ประกอบด้วย^235U 6082 กรัม ) ถูกส่งมาจาก NUKEM เม็ดเชื้อเพลิง (เส้นผ่านศูนย์กลาง 5 ไมโครเมตร) ถูกออกแบบโดย KEMA ผ่านกระบวนการที่เรียกว่า "โซล-เจล" ซึ่งได้รับความสนใจจากภาคอุตสาหกรรมเช่นกัน เครื่องปฏิกรณ์ทำงานที่อุณหภูมิ255 องศาเซลเซียส (491 องศาฟาเรนไฮต์; 528 เคลวิน)ความดัน60 บาร์ (6,000 กิโลปาสคาล)และกำลังสูงสุด1,000 กิโลวัตต์ ( 1,300 แรงม้า)       

สถาบันคูร์ชาตอฟในสหภาพโซเวียตกำลังพัฒนาเทคนิคการผลิตไอโซโทปรังสีที่ เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและแข่งขันได้ทางเศรษฐกิจโดยใช้เครื่องปฏิกรณ์ ARGUSซึ่งเป็นเครื่องปฏิกรณ์ขนาดเล็กแบบเนื้อเดียวกันในน้ำ สหภาพโซเวียตวางแผนที่จะสร้างเครื่องปฏิกรณ์ประเภทนี้หลายเครื่อง แต่สร้างได้เพียงสองเครื่องเท่านั้น คือเครื่องหนึ่งที่สถาบันคูร์ชาตอฟและอีกเครื่องหนึ่งสร้างขึ้นในช่วงปลายทศวรรษ 1980 ในดูชานเบสาธารณรัฐสังคมนิยมโซเวียตทาจิกิสถานอย่างไรก็ตาม เครื่องปฏิกรณ์ทั้งสองเครื่องไม่ได้ถูกนำมาใช้งานเนื่องจากการล่มสลายของสหภาพโซเวียต

ในปี 2017 รัฐบาลทาจิกิสถานเริ่มสร้างและซ่อมแซม^{[ 3 ]}เครื่องปฏิกรณ์เพื่อผลิตโมลิบเดนัม-99เป็นหลักเพื่อใช้ทางการแพทย์

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ในสถาบัน Kurchatovซึ่งมีกำลังความร้อน 20  กิโลวัตต์ ได้เริ่มใช้งานมาตั้งแต่ปี 1981 และแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพและความปลอดภัยในระดับสูง ปัจจุบันกำลังมีการศึกษาความเป็นไปได้ในการพัฒนาเทคนิค การผลิต สตรอนเทียม-89และโมลิบเดนัม-99ในเครื่องปฏิกรณ์นี้ การวิเคราะห์ไอโซโทปที่ผลิตได้ ซึ่งดำเนินการโดยสถาบันแห่งชาติว่าด้วยธาตุกัมมันตรังสีในเบลเยียมแสดงให้เห็นว่าตัวอย่าง Mo-99 ที่ผลิตที่ ARGUS มีความบริสุทธิ์ทางเคมีรังสีสูงมาก กล่าวคือ ปริมาณสิ่งเจือปนในตัวอย่างต่ำกว่าขีดจำกัดที่อนุญาตถึง 2-4 อันดับความ magnitude ในบรรดาไอโซโทปทางการแพทย์ที่เป็นกัมมันตรังสี Mo-99 และ Sr-89 เป็นที่แพร่หลาย ไอโซโทปแรกเป็นวัตถุดิบในการผลิตเทคนีเซียม -99m ซึ่ง เป็นยา ทางรังสีสำหรับการวินิจฉัยโรคมะเร็งโรคหัวใจโรคทางเดินปัสสาวะ และโรคอื่นๆ มีผู้คนมากกว่า 6 ล้านคนได้รับการตรวจด้วยไอโซโทปนี้ ในยุโรปทุกปี

ความสามารถในการสกัดไอโซโทปทางการแพทย์โดยตรงจากเชื้อเพลิงแบบอินไลน์ได้จุดประกายความสนใจในเครื่องปฏิกรณ์แบบเนื้อเดียวกันในน้ำอีกครั้งโดยอิงตามการออกแบบนี้^{[ 4 ]} BWX Technologies (เดิมชื่อBabcock & Wilcox ) ได้เสนอเครื่องปฏิกรณ์แบบเนื้อเดียวกันในน้ำสำหรับการผลิตTc-99m ^{[ 5 ]}

การใช้ เครื่องปฏิกรณ์ นิวเคลียร์ฟิชชัน แบบเอกพันธ์ในสารละลายน้ำ เพื่อ ผลิต ไฮโดรเจน พร้อมกัน โดยการแตกตัวของ น้ำด้วยรังสี และการผลิตความร้อนจากกระบวนการ ได้รับการศึกษาที่มหาวิทยาลัยมิชิแกนเมืองแอนอาร์เบอร์ในปี 1975 โครงการวิจัยขนาดเล็กหลายโครงการยังคงศึกษาแนวทางนี้ต่อไปในยุโรป

Atomics Internationalออกแบบและสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์กำลังต่ำ (5 ถึง 50,000 วัตต์ความร้อน) หลายรุ่นเพื่อการวิจัย การฝึกอบรม และการผลิตไอโซโทป เครื่องปฏิกรณ์รุ่น L-54 ได้รับการซื้อและติดตั้งโดยมหาวิทยาลัยในสหรัฐอเมริกาและสถาบันวิจัยต่างประเทศหลายแห่ง รวมถึงประเทศญี่ปุ่น^{[ 6 ]}

• เครื่องปฏิกรณ์แบบหลอมเหลว– ประเภทของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ระบายความร้อนด้วยวัสดุหลอมเหลวหน้าเว็บที่แสดงคำอธิบายสั้น ๆ ของเป้าหมายการเปลี่ยนเส้นทาง 
• ปฏิกิริยาฟิชชันนิวเคลียร์– ปฏิกิริยาที่แยกนิวเคลียสของอะตอมออกเป็นส่วนๆ 
• การหลอมละลายของเตาปฏิกรณ์– อุบัติเหตุในเตาปฏิกรณ์เนื่องจากแกนกลางร้อนจัดเกินไป 
• โรงไฟฟ้านิวเคลียร์– โรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เป็นแหล่งความร้อน 
• พลังงานนิวเคลียร์– พลังงานที่ผลิตจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ 
• เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์– อุปกรณ์สำหรับควบคุมปฏิกิริยานิวเคลียร์ 
• จรวดน้ำเกลือพลังงานนิวเคลียร์– กลไกการขับเคลื่อนจรวดที่เสนอ 
• กากกัมมันตรังสี– วัสดุกัมมันตรังสีที่ใช้การไม่ได้หน้าเว็บแสดงคำอธิบายสั้น ๆ ของเป้าหมายการเปลี่ยนเส้นทาง 

• "เครื่องปฏิกรณ์เชื้อเพลิงเหลว", 1958
• การทดลองเครื่องปฏิกรณ์แบบเนื้อเดียวกัน
• ORNL Review FFR บทที่ 1
• เครื่องปฏิกรณ์สารละลายสำหรับการวิเคราะห์ทางฟิสิกส์นิวเคลียร์ในห้องปฏิบัติการและวิธีการตรวจสอบ
• ประวัติความเป็นมาของการทดลองเชิงวิพากษ์ ณ แหล่งโบราณคดีปาจาริโต
• ในโอกาสการผลิตโม-99 และเซอร์-89
• ORNL Review บทที่ 4
• เครื่องปฏิกรณ์แบบเอกพันธ์ในน้ำ SUPO
• เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบสารละลายในน้ำที่เป็นเนื้อเดียวกันสำหรับการผลิตโมลิบเดนัม-99 และไอโซโทปรังสีอายุสั้นอื่นๆ (IAEA TECDOC 1601)