反应堆运行时，有大量的中子和γ射线向四周辐射；停止运行时，裂变产物也向周围放出γ射线。为了防止周围的工作人员和公众受到这些放射性辐射的危害，并防止临近的结构材料受到放射性辐射损伤，在堆外结构设计中，必须在反应堆的四周设置屏蔽层。屏蔽层是核反应堆的基本结构组成部分（其他主要部分包括堆芯、反射层、控制棒和冷却剂）。

设置屏蔽层要力求造价便宜并节省空间。对γ射线屏蔽，通常选择钢、铅、普通混凝土和重混凝土。钢的强度最好，但价格较高；铅的优点是密度高，因此铅屏蔽厚度较小；混凝土比金属便宜，但密度较小，因而屏蔽层厚度比其他的都大。

来自反应堆的γ射线强度很高，被屏蔽体吸收后会发热，因此紧靠反应堆的屏蔽层中常设有冷却水管。某些反应堆堆芯和压力壳之间设有热屏蔽，以减少中子引起压力壳的辐照损伤和射线引起压力壳发热。中子屏蔽需用有较大中子俘获截面元素的材料，通常含硼，有时是浓缩的硼-10。有些屏蔽材料俘获中子后放射出射线，因此在中子屏蔽外要有一层γ射线屏蔽。通常设计最外层屏蔽时应将辐射减到人类允许剂量水平以下，常称为生物屏蔽。核电站反应堆最外层屏蔽一般选用普通混凝土或重混凝土。

热屏蔽设置在被防护设备的周围，专门用以防止压力壳，混凝土生物屏蔽吸收来自活性区的快中子和γ射线的辐射能量产生的过高温升。热屏蔽用对γ射线吸收力强，导热性能好，熔点高的不锈钢制成，它是一个圆柱型筒体，吊挂在压力壳内吊篮筒体的外壁上，以屏蔽由堆芯穿出来的中子流和γ射线，以减少压力壳可能受到的辐射损失。

生物屏蔽主要是为了防护工作人员免收过量的辐照，保证有关设备和仪表能安全可靠的运行。压水堆的生物屏蔽具体分为一次屏蔽，二次屏板，辅助系统屏蔽和工艺运输屏蔽。它们的组成和作用是：

(1)一次屏蔽 一次屏蔽是用来屏蔽压水堆活性区的屏蔽层。它是由堆内构件(如压水堆中的围板，反射层，吊篮，热屏蔽)，压力壳，以及铁－水，铁铅－水或重混凝土等生物层所构成的，其作用是减弱来自反应堆的核辐射，使一次屏蔽外表面的剂量水平达到规定的允许标准。生物屏蔽的常用材料是混凝土或重混凝土。其优点是使用方便，价格便宜，它的缺点是导热性能较差

(2)二次屏蔽 二次屏蔽是包围着一回路系统各主要设备间的屏蔽层，主要是用防护来自冷却剂中的γ辐射，并作为一次屏蔽的补充，继续减弱由一次屏蔽中逸出的中子和γ辐射。

(3)辅助系统屏蔽 辅助系统屏蔽是为了防护来自压水堆各个辅助系统，如化学和容积控制系统，停对冷却系统，硼回收系统，取样分析和放射性废物处理等系统中的各种核辐射，也是采用单个屏蔽。

(4)工艺运输屏蔽 工艺运输屏蔽主要是对废燃料组件有关操作的屏蔽。废燃料组件含有大量的裂变产物，放射性强度极高，在从堆中内取出时，通过燃料运输管道进入废燃料储存池以及装入运输容器，运往废燃料处理工厂等操作中，均需提供屏蔽。在这些操作中，废燃料组件的提出和运输操作是在充满含硼水的换料池内进行的，有一定深度的含硼水可以提供足够的辐射防护，燃料运输管道和废燃料池周围的混凝土强是水屏蔽层的补充，以保证墙外各工作区内的剂量水平低于规定的允许标准。换料水池的含硼水及混凝土墙也作为提取和运输火化了的反映堆控制棒组件，对内构件等强放射部件的层屏蔽。废燃料组件运出厂房时需用有屏蔽及冷却设备的运输罐。