Jako wzorcowe paliwo dla reaktorów wysokotemperaturowych HTGR, w roku 1980 roku wybrano, z uwagi na nieproliferację, nisko wzbogacone (~10%) paliwo TRISO (TRiple coated ISOtropic).

Są to malutkie kulki (cząstki paliwowe) o średnicy około 0,5 mm z materiału rozszczepialnego (ewentualnie z dodatkiem paliworodnego toru), pokryte wielowarstwową osłoną ceramiczną z czterech powłok: buforowej z porowatego węgla pirolitycznego, wewnętrznej z węgla pirolitycznego, osłonowej z węglika krzemu lub węglika cyrkonu i zewnętrznej z węgla pirolitycznego. Pierwsza warstwa buforowa ma za zadanie gromadzenie gazowych produktów rozszczepienia. Bardzo ważną rolę zatrzymywania produktów rozszczepienia ma twarda warstwa osłonowa (z SiC lub ZrC) pełniąca rolę koszulki.

Paliwo uranowe w reaktorach HTGR jest zwykle wzbogacane do 5%-8%. Jeżeli zamiast uranu używa się mieszaniny tlenków rozszczepialnego uranu i paliworodnego toru (UO2 + ThO2) lub węglików uranu i toru (UC + ThC), stosuje się wyższe wzbogacenie uranu do 15-18%.  Możliwości użycia innych rodzajów paliwa zostały pokazane na rysunku na dole strony.

Użyty w granulkach Th-232 nie jest rozszczepialny lecz paliworodny. Nie może być samodzielnym paliwem jądrowym i dopiero zmieszany z rozszczepialnym U-235 pod wpływem strumienia neutronów zamienia się w rozszczepialny U-233. Możliwość użycia toru jest bardzo korzystna, gdyż występuje on w skorupie ziemskiej sześciokrotnie częściej niż uran.

Małe granulki paliwa TRISO są w reaktorach niemieckich równomiernie rozmieszczane wewnątrz kul grafitowych o średnicy 6 cm. 

W reaktorach amerykańskich niemal milimetrowe kuleczki TRISO są pakowane w grafitowe gilzy umieszczane w pionowych kanałach sześciokątnych bloków grafitowych.

Do produkcji paliwa TRISO można używać wypalonego paliwa z reaktorów lekkowodnych LWR i plutonu z unieszkodliwianej broni jądrowej. Zatem budowanie i eksploatacja reaktorów HTGR zmniejsza ilość odpadów radioaktywnych i służy ochronie środowiska.