Реакторы для энергетических установок могут быть выполнены на медленных или промежуточных нейтронах. На лодке «Наутилус» применен реактор на медленных нейтронах, в котором выделяющиеся при расщеплении атомов нейтроны замедляются водой, являющейся одновременно и первичным теплоносителем. Вода под высоким давлением и при температуре около 250 градусов прокачивается специальными насосами по трубопроводу так называемого первого контура через парогенераторы, в которых она нагревает и испаряет обычную для паровых котлов питательную воду. Пар из парогенераторов направляется в турбину, вращающую через редуктор гребной винт.
Вода первого контура может обладать радиоактивностью, и поэтому в целях безопасности личного состава реакторы, первый контур с насосами, трубами и арматурой должны иметь надежную защиту из специальных материалов, поглощающих излучение. Вес защиты достигает одной трети веса всей установки.
Особое внимание при эксплуатации атомной установки обращается на поддержание плотности первого контура, заполненного водой, имеющей высокую температуру и высокое давление. При нарушениях плотности трубопроводов вода, попадающая в отсеки лодки, будет бурно испаряться, причем вместе с ней могут попасть и вредные радиоактивные газы, которые отравят окружающую атмосферу.
Атомные установки снабжаются автоматическими приборами контроля за радиоактивностью ее элементов и внутренних помещений корабля, в особенности отсеков, где размещаются реакторы, первый контур и парогенераторы.
Мощная тепловая атомная установка на подводных лодках во время работы выделяет во внутренние помещения большое количество тепла. Поэтому необходимо иметь устройства для кондиционирования воздуха. Они поддерживают нормальную температуру и влажность воздуха в отсеках лодки, позволяющую личному составу успешно обслуживать механизмы, вооружение.
На второй американской атомной подводной лодке «Си вулф» применен реактор на промежуточных нейтронах. В первом контуре в качестве теплоносителя используется расплавленный натрий. Активные элементы в реакторе здесь значительно сильнее обогащены ураном 235 и скорости нейтронов более высокие, чем в реакторах с медленными нейтронами. Давление жидкого натрия примерно в 10 раз меньше, чем в установках с реакторами на тепловых нейтронах, а температура значительно выше. Это позволяет получать в парогенераторах перегретый пар повышенного давления, что делает всю турбинную часть установки более экономичной и менее громоздкой. Температура теплоносителя ограничивается прочностью и стойкостью оболочек урановых стержней активной зоны реактора.
Однако, по сообщениям американской печати, испытания подводной лодки «Си вулф» проходили неудовлетворительно вследствие появления разрывов и течи в трубах, в которых циркулировал жидкий натрий, вызывавший их интенсивную коррозию. В связи с этим мощность установки была уменьшена, лодка была принята в конце марта 1957 года в состав флота США для производства дальнейших испытаний.
Кроме указанных двух типов реакторов, на кораблях могут быть применены реакторы, в которых теплоносителем является гелий. Он одновременно используется как рабочее тело в газовой турбине. Теоретически эта установка очень выгодна, так как гелий обладает высокой теплоемкостью, теплопроводностью и хорошими ядерными свойствами. Такой реактор предполагается использовать на последующих американских атомных лодках. Немалые трудности возникли в разработке защиты личного состава от радиоактивного излучения, а также по борьбе с высокими температурами в отсеках.
В США вступили в строй уже 5 подводных лодок с атомными установками и строится еще ряд лодок. Особенно интересной среди них является подводная лодка «Скип-джек», спущенная на воду в мае 1958 года. Ее водоизмещение 3000 тонн, длина 76 метров, проектная скорость подводного хода свыше 30 узлов. Вследствие небольшой длины и специальных обводов лодка должна иметь хорошие маневренные качества. Силовая установка имеет один реактор с водяным охлаждением и один гребной винт. Носовые горизонтальные рули установлены на рубке.
По данным зарубежной печати, чем выше мощность атомной установки, тем экономически выгоднее ее применение. Новые двигатели американцы намерены использовать на тяжелых авианосцах типа «Форрестол» и других кораблях. При этом установки могут быть размещены с бóльшим удобством и лучшей доступностью ко всем узлам, чем на подводных лодках. Корабли получат бóльшие скорости хода и практически неограниченную дальность плавания.