原子炉への装荷及び取出しに際し、ばらばらにならずに、一体となって取扱える燃料要素の集合体をいう。たとえば軽水炉用の燃料集合体（燃料アセンブリーともいう）はウラン酸化物をペレット状に焼き固めて、約４ｍの長さのジルカロイ合金のさやに封入した燃料棒を、沸騰水型原子炉では６０本程度、加圧水型原子炉では２００本前後を四角の格子状に束ね、上下に冷却材が通る穴のあいた支持板を、中間には燃料棒の間隔を保持するための支持格子を取りつけた構造になっている。