1.熱離子反應堆是將其核熱能在反應堆內直接轉換為電能，其電能可以直接作為動力。熱離子堆在美俄是作為宇宙空間站的電源而設計的，故又稱空間反應堆。其基本特點是，核燃料的外側裝備著可以控制核反應速度的轉動式反射體/控制棒，利用熱電子發電的方式從核熱能直接獲得電力。
但是，熱離子堆的主要問題是單堆功率小、熱電轉換效率低。如美國研製成功的由SP-100型熱離子堆為核心組成的空間核動力裝置，熱功率為240千瓦，但發電功率僅為10千瓦。蘇聯研製的託巴斯-1型熱離子堆熱功率為130～150千瓦，電功率5～7千瓦。由此資料還可知，熱離子堆不僅單堆輸出功率小，而且熱-電轉換效率較低。託巴斯-1型的效率為3~5.3%，SP-100大約為4.2%。所以現在基本沒有應用。
在探討AIP潛艇動力方式時，人們經常將“小型核堆”也作為AIP動力系統的一種選擇。而當前已在空間飛行器中得到應用的熱離子反應堆，就是小型核動力裝置的一種。由於它與常規的壓水堆、液態金屬堆存在明顯的差別，因此如在潛艇上安裝熱離子反應堆，那麼這樣的潛艇也與當前各國服役的核潛艇大不一樣。
2.使鈾、鈽等放射性元素的原子核裂變取得核能的裝置叫作核反應堆。在核反應堆中核能以熱能的形式對外輸出，可用作發電和取暖等。出回水溫200℃左右的反應堆又叫作核供熱低溫反應堆。功率大，適合大型潛艇。
目前世界上除了法國的紅寶石潛艇在3000噸左右，其他國家最小的核潛艇也在5000噸，為了保證戰鬥速度，不低於25節，統一採用壓水低溫堆，沒有采用熱離子堆的。
1.熱離子反應堆是將其核熱能在反應堆內直接轉換為電能，其電能可以直接作為動力。熱離子堆在美俄是作為宇宙空間站的電源而設計的，故又稱空間反應堆。其基本特點是，核燃料的外側裝備著可以控制核反應速度的轉動式反射體/控制棒，利用熱電子發電的方式從核熱能直接獲得電力。
但是，熱離子堆的主要問題是單堆功率小、熱電轉換效率低。如美國研製成功的由SP-100型熱離子堆為核心組成的空間核動力裝置，熱功率為240千瓦，但發電功率僅為10千瓦。蘇聯研製的託巴斯-1型熱離子堆熱功率為130～150千瓦，電功率5～7千瓦。由此資料還可知，熱離子堆不僅單堆輸出功率小，而且熱-電轉換效率較低。託巴斯-1型的效率為3~5.3%，SP-100大約為4.2%。所以現在基本沒有應用。
在探討AIP潛艇動力方式時，人們經常將“小型核堆”也作為AIP動力系統的一種選擇。而當前已在空間飛行器中得到應用的熱離子反應堆，就是小型核動力裝置的一種。由於它與常規的壓水堆、液態金屬堆存在明顯的差別，因此如在潛艇上安裝熱離子反應堆，那麼這樣的潛艇也與當前各國服役的核潛艇大不一樣。
熱離子反應堆和同位素衰變電池都是非常規核動力系統。熱離子核反應堆電源由核熱源、熱離子能量轉換器和排熱系統三部分構成。熱離子能量轉換器由承擔放出電子的高溫電極（發射極）和與其面對面放置的低溫電極（集電極）構成。將發射極緊靠著反應堆中的核燃料元件，當核裂變產生的熱量將發射極加熱到1500到2000℃的高溫時，發射極中的自由電子得到足夠的能量而飛出，由集電極將電子收集起來，就可在陽極、陰極和負載之間形成通路，產生電流。熱離子堆核熱燃料單元體的中心部位是帶有孔洞的二氧化鈾或氮化鈾燃料芯塊。把燃料芯塊製成帶有孔洞的形式，以防止燃料發生熔融事故。緊靠燃料芯塊的外側，則是作為熱電子發射體的金屬鎢，這一層金屬鎢作為電子發射極被裝配在與燃料芯塊緊靠相鄰的位置上。位於金屬鎢外側的是一層金屬鈮，但是在鎢層與鈮層之間設定了一段空隙，在這段空隙中充注了一些氣態的銫，這樣做是為了防止空間電荷效果引起發電率的降低。金屬鈮在功函式和蒸汽壓力方面均低於作為熱電子發射體的金屬鎢，它被用做集電極。鈮層的外側是鈮-鋯耐熱合金遮蔽層。鈮層與鈮-鋯耐熱合金遮蔽層之間也設定了一段空隙，空隙中充注了氦氣，以防止冷卻劑溫度上升過高。隔片的作用不僅可防止燃料芯塊上下移動，同時還可增加核熱燃料單元體的物理強度。由若干個核熱燃料單元體組成的核熱燃料單元體元件被緊密配置??網格形狀。每個核熱燃料單元體元件之間留有一定的間隙，冷卻劑則沿著自上而下的方向在核熱燃料單元體元件之間的間隙中流動。冷卻劑採用液態金屬，其目的是為了提高傳熱效能，減少堆芯尺寸，提高堆芯溫度（即提高發電效率）。金屬冷卻劑的材料主要是鈉鉀共晶合金以及鋰。由於熱離子反應堆是將其核熱能在反應堆內直接轉換為電能，省去了核動力堆中的一回路、二回路以及蒸汽輪機，只要將潛艇設計為電力推進模式，反應堆產生的電能就可以直接作為動力。熱離子堆在美俄是作為宇宙空間站的電源而設計的，故又稱空間反應堆。為了使空間反應堆的堆芯具有最小尺寸，目前設計的熱離子堆燃料芯塊使用的是95%的高濃縮鈾。為了獲取直流電力，沿圓周方向分成8個等面積區域，每4個核熱燃料單元體並聯連線起來形成一組，然後再把2組核熱燃料單元體並聯起來，沿著軸向進行排列。把核熱燃料單元體並聯起來的優點是，即使數量眾多的核熱燃料單元體之中的某些單元體出現效能故障，仍不至引起總體發電效能的降低，從而使空間堆的執行可靠性得到保證。另外，為了對核燃料消耗引起的反應速度降低進行補償控制以及對反應堆的啟動、停堆和執行進行控制，採用了轉動式控制棒。在反應堆的外側，沿圓周方向設定了十多個轉動式控制棒，在轉動式控制棒的區域性，留有一部分扇形區，這些扇形區是中子吸收體，其餘的部分是反射體。利用反射體的轉動實現對核反應速度的控制。中子吸收體採用的是碳化硼，反射體採用的則是氧化鈹。不過，空間熱離子堆為滿足航天發射的要求，本身重量受到嚴格限制。如將熱離子堆用於潛艇，則在重量方面可大為放寬，尺寸也可相應增加。2000年，美國提出了電功率在100千瓦左右、堆芯壽命7~10年的熱離子堆方案，打算用於深海長航時無人科考潛艇。這種熱離子堆輸出電功率100千瓦已達到“斯特林”機的級別，理論上可安裝在1000噸左右的潛艇艇體內。但由於100千瓦的輸出電功率仍不足以支援潛艇在水下以較高速度航行，因此這樣的熱離子堆只能替代目前常規AIP潛艇中的AIP動力模組，這意味著潛艇還需要安裝用於高速航行的柴油機-電力推進系統。或者至少應當安裝大容量的電池，潛艇在低速航行時，熱離子堆產生的電能除用於推進和潛艇必須消耗外，剩餘部分為蓄電池充電，以在潛艇需要高速航行的時候使用。這意味著1000噸左右的排水量是不夠的，最終潛艇的水下排水量還是會達到3000噸。差別在於，熱離子堆AIP潛艇不需要在艇上儲存危險的液氧和氫氣，也不需要頻繁補充燃料和氧化劑。2.使鈾、鈽等放射性元素的原子核裂變取得核能的裝置叫作核反應堆。在核反應堆中核能以熱能的形式對外輸出，可用作發電和取暖等。出回水溫200℃左右的反應堆又叫作核供熱低溫反應堆。功率大，適合大型潛艇。
目前世界上除了法國的紅寶石潛艇在3000噸左右，其他國家最小的核潛艇也在5000噸，為了保證戰鬥速度，不低於25節，統一採用壓水低溫堆，沒有采用熱離子堆的。