Beim homogenen Reaktor ist Brennstoff , Moderator und Kühlmittel nicht getrennt. Alles ist etwa in einer Flüssigkeit gelöst. Als Brennstoffflüssigkeit eignet sich beispielsweise eine Lösung von Uransalz in schwerem Wasser . Dabei moderiert das Wasser gleichzeitig und führt Wärme ab. Homogene Reaktoren haben den Vorteil eines konstruktiv einfachen Aufbaus. Sie bieten die Möglichkeit, kontinuierlich die Spaltprodukte zu entfernen und den Brennstoff zu erneuern. Trotz dieser Vorteile sind homogene Reaktoren wegen großer technischer Schwierigkeiten (beispielsweise Korrosionsprobleme) nicht über ein Versuchsstadium hinaus gekommen. Bis heute gibt es keine homogenen Leistungsreaktoren .