通常，反应堆运行产生的热能，可以通过三种方法转换成电能。
第一种方法，将装有液态金属的管子从反应堆中通过，液态金属就会吸收热量变成蒸气，来推动汽轮发电机组发电。它的能量转换率高，可达30%，但汽轮发电机的转速高，这在太空飞行无人维修的情况下，难以长时间安全运行。
第二种方法，以热电偶或热离子方式发电，它不需要转速很高的汽轮机，所以使用简便，可以长期稳定地发电。
第三种方法，是能量转换效率比热电偶高得多的热离子换能法。它是利用热离子二极管来完成能量转换的。
太空核反应堆不仅可用作太空飞行器和卫星的主要能源，而且还是未来用于考察和开采月球矿藏的理想电源。