เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบถังกรวด สามารถระบายความร้อนด้วยก๊าซ มีความดันต่ำกว่า ภายในแกนเครื่องปฏิกรณ์จึงไม่ต้องมีระบบท่อ โดยสารระบายความร้อนสามารถไหลผ่านไปตามช่องว่างระหว่างเม็ดเชื้อเพลิง เนื่องด้วยสารระบายความร้อนไม่มีองค์ประกอบของไฮโดรเจน ดังนั้นระบบท่อจึงไม่มีความเปราะที่เกิดจากนิวตรอนและไฮโดรเจน ก๊าซที่ใช้ ส่วนใหญ่เป็นก๊าซฮีเลียม เนื่องจากไม่ค่อยเกิดปฏิกิริยากับนิวตรอน จึงมีประสิทธิภาพสูงกว่าและมีกัมมันตภาพรังสีต่ำกว่าน้ำ

สิ่งที่เป็นความก้าวหน้าของเครื่องปฏิกรณ์แบบถังกรวด เหนือเครื่องปฏิกรณ์แบบใช้น้ำมวลเบา คือการทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่า เครื่องปฏิกรณ์สามารถส่งผ่านความร้อนให้ของไหล เพื่อไปขับกังหันก๊าซที่ความดันต่ำได้โดยตรง การทำงานที่อุณหภูมิสูง ทำให้กังหันเกิดพลังงานกลได้มากกว่าด้วยความร้อนที่เท่ากัน ระบบนี้จึงใช้เชื้อเพลิงน้อยกว่าด้วยกำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้เท่ากัน

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอีกประการหนึ่ง คือ การออกแบบให้ควบคุมด้วยอุณหภูมิ ไม่ได้ควบคุมจากแท่งควบคุม เครื่องปฏิกรณ์จึงมีความซับซ้อนน้อยกว่า เนื่องจากไม่จำเป็นต้องปรับการเดินเครื่อง ตามการเปลี่ยนแปลงของความเข้มของนิวตรอน ซึ่งถ้าใช้การควบคุมด้วยอุณหภูมิ เครื่องปฏิกรณ์สามารถเปลี่ยนกำลังการเดินเครื่องได้อย่างรวดเร็ว โดยการปรับอัตราการไหลของสารระบายความร้อน การออกแบบให้ควบคุมด้วยสารระบายความร้อน จะทำให้ปรับกำลังการเดินเครื่องได้ประสิทธิภาพที่สูงขึ้น โดยการเปลี่ยนความหนาแน่นของสารระบายความร้อน หรือความจุความร้อน

ความก้าวหน้าอย่างอื่น ได้แก่ การใช้เชื้อเพลิงแบบเม็ด ซึ่งแตกต่างจากการออกแบบของเครื่องปฏิกรณ์แบบอื่น และอาจแตกต่างกันไปในเครื่องปฏิกรณ์แบบเดียวกัน ผู้ออกแบบยืนยันว่า เครื่องปฏิกรณ์ แบบถังกรวดบางรุ่นสามารถใช้ทอเรียม พลูโตเนียม และยูเรเนียมธรรมชาติที่ไม่มีการเสริมสมรรถนะได้ เช่นเดียวกับยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ โดยอยู่ในโครงการพัฒนาเม็ดเชื้อเพลิงและเครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้เชื้อเพลิงออกไซด์ผสม ซึ่งประกอบด้วยยูเรเนียมกับพลูโตเนียม ที่ได้จากอาวุธนิวเคลียร์ที่หมดอายุการใช้งานแล้ว