当球状燃料的温度增加，铀238吸收中子的速率亦会增加，令可供引致铀235核裂变的中子减少。这种现象称为多普勒扩展 (Doppler Broadening)。在一般的传统反应堆，由于核燃料的密度较高，所以这种现象不具很大的作用。球床反应堆的燃料密度较低，故此这种反应堆可产生的能量，就算不经人手操作，亦有自然的限制。反应堆的容器被设计成在没有机械帮助下，散热会多于核燃料自然产生的热能。而且冷却剂是惰性气体，不会助燃或燃烧，亦不像普通的轻水反应堆可能出现蒸气爆炸。倘若因为机械故障，球床反应堆只会进入及维持怠态，容器及燃料球都不会受损。德国的 AVR 之前已曾经进行这种试验，把所有的控制杆抽出，停止冷却循环。之后拿出的燃料球并没有受损。

球床反应堆的温度被设计成低于石墨的退火温度，避免石墨因维格纳力累积而燃烧。

球床反应堆拥有多层的包围保护，防止辐射外泄:

最外围的是反应堆所在的建筑，用以抵挡飞机撞击或地震等自然灾害。

反应堆密封在墙壁厚两米以上的密室之内，只留门户出入，并有冷却管道供以水淹浸反应堆。

燃料球大小若网球，每个重约210克，内有9 克左右的铀。一个120兆瓦的反应堆大约需要380,000个燃料球。燃料球为60mm 的空心热分解石墨，石墨熔点为摄氏3000度，比反应堆的设计最高温度高两倍，而且非常坚硬。

石墨球内有一万五千枚"种子"，每粒种子的核心是直径0.5mm的裂变物料。种子外部为热分解石墨。

种子的热分解石墨之内为一层不透气，不燃烧，非常坚硬及强的硅化碳。

之内为高密度，不透气的热分解石墨。

之内为低密度，透气的热分解石墨，用来吸收裂变过程产生的放射性气体。(主要为氙气)

最核心为裂变物料的氧化或碳化合物

使用过的燃料球，一般可以无需再加密封处理即可运走。