言葉の意味からいうと、原子炉を構成する部品の最小単位で、燃料を納めるものである。実際には、炉型により使われ方が異なる。板状燃料を使用する研究炉では、２０枚程度の燃料板を側板に組み込んだ燃料集合体を指す。ところが、圧力管型炉では、燃料棒をクラスタ状に束ねて圧力管に挿入するが、その１本の燃料棒を指す。ペブルベッド燃料を用いる高温ガス炉では直径約５ｃｍの球状燃料が燃料要素である。軽水炉や高速炉では、一般にはこの用語は使用しないが燃料棒を燃料要素と呼ぶことがある。