উপযুক্ত পরিবেশে সলিড কোর নিউক্লিয় রিএক্টরে কঠিন অবস্থায় প্রাপ্ত ইউরেনিয়াম ব্যবহৃত হয়। ফ্লাইট রিএক্টরগুলোকে হালকা ও উচ্চ তাপসহ হতে হয়, কেননা এখানে শীতলীকরণ তরল একটিই আর তা হল কার্যনির্বাহী তরল। নিউক্লিয় সলিড কোর রিএক্টরই হল থার্মাল নিউক্লিয় রকেটের সবচেয়ে সাধারণ নকশা যা দ্বারা সকল পরীক্ষামূলক নিউক্লিয় থার্মাল রকেট নকশা ও পরীক্ষা করা হয়েছে।

জ্বালানী ও রিএক্টরের প্রেশার ভেসেল নির্মানে ব্যবহৃত পদার্থের বৈশিষ্ট্যের কারণে, বিশেষত গলনাংকের কারণে সলিড কোর নিউক্লিয় রিএক্টরের কর্মদক্ষতা সীমাবদ্ধ হতে পারে। পারমাণবিক বিক্রিয়ায় যে তাপ নির্গত হয়, তাতে খুব কম পদার্থই সেখানে তাপসহ হতে পারে, অর্থাৎ বেশিরভাগ ক্ষেত্রে রিএক্টরের প্রকৃত কর্মদক্ষতা সঠিকভাবে অনুধাবন কর যায়না। আরো বলতে গেলে, তেজস্ক্রিয় বিকিরণের ফলে উৎপন্ন তাপশক্তিকে শীতলীকরণ তরলের সাহায্যে বাইরে বিকিরণ বা অবমুক্ত করে দেয়া যায়। এটা ফুয়েল রডকে ধীরে ধীরে তাপীয় পীড়ন বা থার্মাল স্ট্রেসের সামনে ধীরে ধীরে অবমুক্ত করার একটি পদ্ধতি। অপারেশন চলার সময় জ্বালানী নিউক্লিয় রিএক্টরে প্রবেশ থেকে এক্সজস্ট দিয়ে বেরিয়ে যাওয়া পর্যন্ত তাপমাত্রার সীমা থাকে ২২ কেলভিন থেকে ৩ হাজার কেলভিন। ফুয়েল রডগুলি ১.৩ মিটার লম্বা। রিএক্টরের অন্যান্য অংশের পদার্থের প্রসারণ সূচক যদি না মিলে, তবে ফুয়েল রডগুলির বহিরাংশ ভেঙে পড়তে পারে।

রকেটের প্রপেল্যান্ট হিসেবে হাইড্রোজেন ব্যবহার করলে সলিড কোর রকেটের নকশা ৮৫০ থেকে ১০০০ সেকেন্ডের ক্রমে একটা নির্দিষ্ট ইমপালস দেয়, যা প্রচলিত স্পেস শাটলের মেইন ইঞ্জিনের মত তরল হাইড্রোজেন-অক্সিজেনের মিশ্রণ ব্যবহারে পাওয়া ইমপালসের প্রায় দ্বিগুণ। অন্যান্য প্রপেল্যান্ট ব্যবহারের প্রস্তাবনাও রয়েছে সলিড কোরের নকশায় যেমন- অ্যামোনিয়া , পানি ও এলওএক্স। কিন্তু এসব প্রপেল্যান্ট সামান্য জ্বালানী খরচ হ্রাসের পাশাপাশি নির্গমণ বেগও উল্ল্যেখযোগ্য হারে হ্রাস করে। হাইড্রোজেনকে প্রপেল্যান্ট হিসেবে ব্যবহারের আরেকটি সুবিধা হল ১৫০০ কেলভিনের মত উচ্চ তাপমাত্রায় ও ৩০০০ কিলোপ্যাসকেলের মত উচ্চচাপে ভেঙে যেতে শুরু করে। নির্গমন হওয়া পদার্থের ভর যত কমে আসবে স্পেসিফিক ইমপালসের মাত্রা তত বাড়বে।

এখন পর্যন্ত মহাকাশে নিউক্লিয় ইঞ্জিন ব্যবহার ও প্রয়োগের ক্ষেত্রে প্রতিটি প্রকাশিত গবেষণাতেই সন্দেহ প্রকাশ করা হয়েছে। কেউই এ ব্যাপারে সুস্পষ্টরূপে নিশ্চিত নন। ১৯৪৭ সালে একটা সলিড কোর নিউক্লিয় রিএক্টর এতটা ভারী ছিল যে সেটা নিউক্লিয় ইঞ্জিনে ব্যবহার উপযুক্ত ছিলনা। পৃথিবীর মহাকর্ষের টান অতিক্রম করতে একটা ইঞ্জিনের থ্রাস্ট-ওয়েট রেশিও অন্ততপক্ষে ১ঃ১ হতে হয়, যা এই নিউক্লিয় রিএক্টরে অর্জন সম্ভব ছিলনা। পরবর্তী ২৫ বছরে ইউএস থার্মাল রকেটের ডিজাইন থ্রাস্ট-ওয়েট রেশিও ৭ঃ১ এ উন্নীত করতে সক্ষম হয় কিন্তু এটি এখনো প্রচলিত রাসায়নিক রকেটেত থ্রাস্ট-ওয়েট রেশিও থেকে বহুগুণে কম। প্রচলিত একটি রাস্যনিক রকেট ইঞ্জিনের থ্রাস্ট-ওয়েট রেশিও ৭০ঃ১। তরল হাইড্রোজেন সংরক্ষণের জন্য প্রয়োজনীয় ট্যাংক যুক্ত করে এই নিউক্লিয় ইঞ্জিনকে পৃথিবীর মহাকর্ষ ক্ষেত্রের বাইরে কক্ষপথে স্থাপন করে এর সবচেয়ে উপযুক্ত ব্যবহার হতে পারে। বলা বাহুল্য, অবশ্যই তেজস্ক্রিয় দূষণ থেকে বায়ুমন্ডলকে রক্ষার ব্যবস্থা থাকতে হবে এক্ষেত্রে।

রিএক্টরের কার্যনির্বাহী তাপমাত্রা বাড়ানোর জন্য একটি উপায় হল নিউক্লিয় জ্বালানী উপাদানগুলো পরিবর্তন করা। পার্টিকেল-বেড রিএক্টরের ক্ষেত্রে এটিই মূল, যেখানে এই জ্বালানী উপাদানগুলো কার্যনির্বাহী তরল হাইড্রোজেনের মধ্যে ভেসে থাকে। পুরো ইঞ্জিনকে ঘূর্ণনের মাধ্যমে নজল দিয়ে এই জ্বালানী উপাদানসমূহের বেরিয়ে যাওয়া রোধ করা হয়। বিদ্যমান নকশা থেকে জটিলতর এই নকশায় ৯.৮ কিলোনিউটন.সেকেন্ড/কেজি মানে (১০০০ সেকেন্ডের ক্রমে) স্পেসিফিক ইম্পালস পাওয়া সম্ভব বলে ধরা হয়। এই ধরনের নকশা বর্তমানে পিবল-বেড রিএক্টরে বিদ্যমান, যা কয়েকটি বিদ্যুত উৎপাদন কেন্দ্রে প্রচলিত। ১৯৮৭ থেকে ১৯৯১ সাল পর্যন্ত যুক্তরাষ্ট্রের স্ট্রাটেজিক ডিফেন্সিভ ইনিশিয়েটিভ দপ্তর ঘূর্ণায়মান ইঞ্জিন নয় এমন নিউক্লিয় থার্মাল রকেট তৈরির জন্য প্রজেক্ট টিম্বারউইন্ডে অর্থায়ন করেছিল। পরবর্তীতে এই প্রকল্প পরীক্ষা-নিরীক্ষার আগেই বাতিল করা হয়।

সলিড কোর
পালসড নিউক্লিয় থার্মাল রকেট
পারমাণবিক জ্বালানীর প্রকারভেদ
লিকুইড কোর