Реакторы с твердой активной зоной. Наиболее простой метод нагрева газообразного рабочего тела - пропускание его через теплообменник, которым в ряде случаев может служить активная зона реактора. Схематически показан гомогенный реактор с цилиндрической активной зоной. Здесь делящееся вещество размещено в активной зоне так, чтобы обеспечить желаемое распределение энергии, выделяемой при делении, а рабочее тело нагревается при прохождении через многочисленные каналы в активной зоне реактора.
Другой тип реактора - гетерогенный. Здесь делящееся вещество расположено газообразного рабочего тела. Если размеры барботирующих пузырьков поддерживаются малыми, то температура газа на выходе из делящегося вещества может быть весьма близкой к его максимальной температуре.
Вращения оболочки со скоростью нескольких сот оборотов в минуту достаточно для стабилизации формы тонкой области (толщиной порядка нескольких сантиметров) жидкого делящегося вещества при любом реально достижимом ускорении летательного аппарата. При этом не будут возникать критические гидростатические давления на внешнем (по отношению к центру двигателя) радиусе поверхности делящегося вещества. Ни один из указанных выше видов жидкого делящегося вещества и разбавителя не способен выделить много нейтронов, однако критичность может быть достигнута при использовании толстых внешних отражателей из бериллия (Be), графита (С) или тяжелой воды (D20). Для стабилизации области делящегося вещества материал отражателя вращать вместе с оболочкой активной зоны не требуется.
Предельно достижимая максимальная температура в реакторах с жидкой активной зоной приблизительно на 1000°С выше, чем предельная температура в реакторах с твердой активной зоной. Хотя это и не очень большое приращение температуры, но оно сильно сказывается на величине удельного импульса, так как в этой области температур диссоциация молекул водорода становится весьма важным источником энергии, сообщаемой газу при расширении его в сопле.
Например, при температуре 4500° К применение водорода при давлении в несколько атмосфер позволяет получить удельный импульс Isp = 1600 сек, что почти в два раза превышает удельный импульс, получаемый при температуре 2500° К (т. е. при отсутствии диссоциации). При освоении реакторов с жидкой активной зоной необходимо исследовать ряд сложных, хотя, вероятно, разрешимых, проблем, связанных с течением жидкости, коррозией материалов, запуском и выключением реактора, а также подачей в него паро-жидкостной смеси.