核汽轮机在设计和结构方面需考虑一些特殊问题。
转速的选择 随着汽轮机功率的增大，末级叶片增高受到材料许用应力的限制，而提高背压降低排汽体积流量又将使机组热效率降低，因此，70年代起600MW以上的核汽轮机大多采用半速，即对50Hz的电力系统为1500r/min，对于60Hz的为1800r/min。采用半速后，在相同的许用应力条件下，低压转子直径和末级叶片高度均可增大，由此可获得4倍的末级流通截面，解决了全速汽轮机的上述难题。但半速汽轮机的尺寸和质量都大，造价要比同功率的全速汽轮机高。
分缸压力 核汽轮机通常分高压和低压两段，高压缸出口压力一般为(0.10~0.15)p0(新蒸汽压力)，即0.7~1.1MPa。分缸压力选择的原则是使高压缸排汽湿度不超过12%~14%，并考虑汽水分离再热器的运行条件，使经分离再热后的低压过热蒸汽在低压缸做功后，乏汽湿度亦不超过12%~14%。
低压缸的运行工况与常规汽轮机的低压段相近似。但半速核汽轮机的低压缸因体积庞大，通常采用双层内外缸结构，以降低汽缸的热应力和螺栓应力。
汽水分离再热器 1000MW级核汽轮机设置2台或4台汽水分离再热器，作为机外去湿装置。该装置通常为很大的卧式容器，内设汽水分离器和蒸汽再热器。通过汽水分离再热器对高压缸排汽去湿并再加热，使进入低压缸的蒸汽具有一定的过热度。
机内去湿措施 通常采取下列措施以防止湿蒸汽中水滴对汽轮机部件的冲刷和侵蚀：①在动叶片蒸汽入口侧的背弧上开齿形沟槽，利用动叶片旋转的惯性离心力，将凝结在叶片表面上的水膜顺着齿形沟槽沿圆周方向甩出，进行汽水分离(图2)。②在隔板和叶片围带之间设置环状去湿腔和疏水孔，有效地排出湿蒸汽中的水分。③隔板采用中空静叶片，在静叶片背弧上开槽，水分经槽进入中空叶片内腔，一般抽入凝汽器(图3)。④在低压缸末级和次末级动叶片顶部蒸汽入口处镶嵌硬质合金或经特殊热处理，以抗冲刷腐蚀。⑤在中分面等密封面上堆焊高铬钢等抗腐蚀材料，以防止泄漏蒸汽中水分的侵蚀。
凝汽器 由于核汽轮机蒸汽质量流量为常规高压火电机组的170%~190%，故凝汽器的传热面积和结构尺寸以及循环水系统均需相应增大。有些凝汽器采用循环水单流程结构，即一端进水另一端出水。与常规火电机组的凝汽器一样，循环水分为对称的两半流道，使汽轮机在降低功率运行时可以关闭一半流道进行管板和传热管的清洗。为提高凝汽器的可靠性，防止凝汽器传热管腐蚀，一些海水冷却的核电厂采用钛管作为传热管；为便于监测传热管或管子管板接头泄漏，多采用双层管板结构。
调节系统 通常采用电液调节系统。该系统由电子式调速器、电液转换器和液压执行机构组成，有灵敏度高、动作快、液压执行机构作用力大并便于双向控制等优点。近年来，将微处理机用于电液调节系统，使其灵敏度及稳定性都有很大提高。
