Un réacteur nucléaire ne peut pas être refroidi extérieurement par l'espace d'un vaisseau spatial. Bien que le vide spatial puisse fournir une excellente isolation, il ne constitue pas un moyen de refroidissement efficace. En effet, le transfert de chaleur nécessite un milieu physique, tel qu'un fluide ou un solide, pour évacuer l'énergie thermique de la source. Dans l’espace, un tel milieu n’existe pas, donc la chaleur générée par le réacteur n’aurait nulle part où aller et provoquerait rapidement une surchauffe et une panne du réacteur.

Pour refroidir un réacteur nucléaire dans l’espace, un système de refroidissement actif doit être utilisé. Ce système utiliserait un fluide, tel que de l'eau ou du sodium liquide, pour évacuer la chaleur du cœur du réacteur. Le fluide serait ensuite pompé à travers un radiateur, où il serait refroidi par le vide froid de l'espace. Le fluide refroidi serait ensuite renvoyé vers le cœur du réacteur et le cycle se répéterait.

Les systèmes de refroidissement actif sont complexes et nécessitent une quantité importante d’énergie pour fonctionner. Cependant, ils constituent le seul moyen efficace de refroidir un réacteur nucléaire dans l’espace.