用於反應堆內燃料元件、冷卻劑、慢化劑和堆內構件的溫度測量，為監測、控制或保護反應堆提供相應的溫度信息。對於壓水堆核電廠，主要是燃料組件出口冷卻劑溫度的測量。由於堆芯燃料組件沒有彼此分隔的外套，因此選擇具有代表性的燃料組件，在其冷卻劑出口處設定溫度敏感元件進行測量。根據測量的信息，可計算冷卻劑的熱焓，估算堆芯徑向的溫度分布和功率分布，為確定熱管因子提供數據。結合堆芯中子注量率測量所提供的信息，還可用來估計冷卻劑流量的分布，確定熱點因子。此外，還可按堆冷卻系統實際壓力，計算出對應的飽和溫度值，對應於堆內溫度測量的實際溫度，確定飽和溫度裕量，以判斷堆芯內出現局部沸騰的危險及程度。對於石墨氣冷反應堆，溫度敏感元件曾設定在燃料元件包殼的肋片上，以測量包殼溫度。
堆內溫度測量的敏感元件主要是用氧化鋁進行絕緣、裝在不鏽鋼外殼內的鎳鉻-鎳鋁鎧裝熱電偶。熱電偶輸出信號用多點記錄儀進行記錄，或者用計算機信息處理系統進行分析，以監督堆芯的冷卻情況。對堆芯熱電偶的材料選擇、製造工藝和安裝要求，必須考慮到熱電偶所處的環境條件，即中子和γ射線的強輻照，以及高溫、高壓和熱循環所產生的材料結構變化及其機械和電氣性能變化，以保證溫度測量的可靠性和熱電偶拆裝的可能性。
