Ciekła mieszanina paliwo-chłodziwo jest przepompowywana przez rdzeń reaktora jądrowego, który jest moderowany przez elementy grafitowe, co czyni ten układ termicznym reaktorem neutronowym. Po podgrzaniu rdzenia, pompy przepychają ciekłe paliwo przez wymienniki ciepła umieszczone wewnątrz zbiornika reaktora. Wszystkie główne komponenty, wymienniki ciepła itp. są umieszczone wewnątrz zbiornika reaktora. Zintegrowana architektura reaktora pozwala uniknąć stosowanie zewnętrznych przewodów rurowych dla paliwa, które mogą przeciekać lub pękać.
Przewody zewnętrzne do zbiornika reaktora zawierają dwie dodatkowe pętle solne w szeregu: wtórną, nieradioaktywną sól chłodzącą, a następnie kolejną (trzecią) sól chłodzącą. Te pętle soli działają jako dodatkowe bariery dla radionuklidów i zwiększają pojemność cieplną systemu. Umożliwia to łatwiejszą integrację z końcem radiatora i instalacje wykorzystujące standardowe przemysłowe turbiny parowe.
Jednostka IMSR Core została zaprojektowana do całkowitej wymiany po 7-letnim okresie eksploatacji. Podczas pracy, małe świeże wsady paliwa lub soli są okresowo dodawane do układu reaktora.