裝備小型的核反應堆，也就是「小型化」的核潛艇，我們首先想到的就是法國海軍「紅寶石」級攻擊核潛艇。其實法國海軍設計建造「紅寶石」級並不是覺得3000噸左右的核潛艇是最好的選擇，只是在當時法國的技術條件、工藝儲備、設計儲備以及財政實力等等因素的限制下，最終選擇了這樣的艇型。
「紅寶石」級是「紅寶石」是世界上最小的一級核潛艇，也稱「袖珍核潛艇」。它水下排水量2 670噸，全長72.1米，全寬7.6米，裝備4具533毫米魚雷發射管，攜帶18枚魚雷或飛彈，可發射各型號533毫米重型反潛/反艦魚雷和潛射「飛魚」反艦飛彈。它雖然號稱「袖珍核潛艇」，但卻是麻雀雖小五臟俱全，主動力為1座壓水堆，有效功率為9500軸馬力，水下最高航速26節。其第5、6艘艇起進行了改進，艇長增加，排水量略有增加，魚雷、飛彈的裝載量從18枚增加到22枚，螺旋槳由5葉改為7葉。「紅寶石」級服役後，在20世紀80年代曾進行過三次遠航試驗。其中最擦汗那個的一次為62天，航程16000海裡，可以說它就是一艘「正常」的攻擊型核潛艇。
1948年，美國開始規劃核動力潛艇時，就一共考察了5種核動力方案，分別是壓水堆、液態金屬堆、氣冷堆、有機反應堆和熱離子堆。其中後三種方案很快被美國海軍放棄，液態金屬堆在建造了試驗產品進行對比之後也被放棄，從此專心研製和改進壓水堆。1992年4月25日，美國海軍核反應堆部主任布魯斯·德馬斯上將在國會閉幕式上發言時就表示，「在近期我們尚未發現可替代壓水堆的潛艇反應堆。」
對壓水堆而言，由於已有五十多年歷史，在設計方面已非常成熟。理論上說，潛艇需要多大功率，壓水堆就能做到多大功率，但實際上受體積、重量以及當前技術條件下反應堆構型的最優設計等等限制，核反應堆既不能做得無限大，也不能做得無限小。
壓水堆的新設計、新構型方面，20世紀末加拿大的ECS聯合公司開發了AMPS小型核動力系統。它是一種在朗肯循環中應用氟裡昂為工質的低功率堆，採用19.7%的鈾-鋯-氫合金為核燃料，反應堆一迴路為低溫、低壓水迴路。二迴路中的朗肯循環是由在蒸汽發生器二次側中的氟裡昂工質受熱汽化，其蒸汽在汽輪機做功，帶動同步發電機獲得電力，從汽輪機排到冷凝器中，做功後的氟裡昂蒸汽被冷凝變成液體氟裡昂，經給水泵再送到蒸汽發生器二次側，即完成一次朗肯循環，這樣周而復始的循環，獲得有效動力。
AMPS小型核動力系統比壓水堆動力裝置的優點是結構簡單且可靠，可以很方便的安裝在2000~3000噸的潛艇艇殼之內，缺點是其裝置的效率很低，只有10%以下。但畢竟AMPS提供了一種小型化核潛艇的解決方案。
壓水堆之外，液態金屬堆則在小型化方面具有天然的優勢，畢竟液態金屬的導熱率更高，密度也更大。但液態金屬堆在過去幾十年一直存在安全隱患，主要是液態金屬比超高溫的水要「難伺候」得多，尤其是高溫液態金屬對迴路的金屬管壁的衝刷侵蝕效應最為可怕。不過，如果出現革命性和顛覆性的材料技術，可以大幅度提高液態金屬堆的安全性和系統使用壽命，那麼它就有可能步入實用化。
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